Page 61 - 机电技术运用及管理探究

第一章 现代电机控制技术研究

良的永磁材料是钴、铝、镍等部分合金永磁材料，制造这种永磁材料需要稀土资源，
中国稀土资源丰富，开采冶炼技术处于世界领先水平，2018 年稀土冶炼分离产
量为世界总产量的 86%，国外核心电机企业和车辆企业对本土新能源汽车企业的

影响很大。随着电动汽车产业的发展，对永磁同步电机的研究也将进一步深入。

四、电磁设计方法

永磁同步电机的设计主要有两种类型的参数设计：结构参数和电磁参数。结

构参数的外形设计是为了满足汽车空间的要求，轿车的体积相对较小，空间宝贵，
除了安装电机外，还需要安装电池、控制器等主要部件。如果占用空间过大，就
会紧紧抓住车辆内的空间，影响乘员的舒适度，因此各结构应尽可能压缩体积，
增加功率密度，从而影响永磁同步电机结构参数的内部大小。电磁参数的确定比

较复杂，参数多，关系复杂，受结构参数的影响，材料和加工方法的差异也影响
电磁参数，转子磁场由永磁体产生，永磁体的位置、排列也影响电磁参数。目前
永磁电机的电磁设计方法主要有三种：磁路法、电磁场解释算法、场耦合法。
（一）磁路方法

磁路方法采用基本策略将“场”转换为“路”，将电机内的永磁磁场和定子
磁场分为多段，视为线性磁路，将永磁体视为磁动态电源，简化为磁路，重新计
算。要纠正计算中的错误，必须引入修正系数。电机磁场复杂的情况下，很难准

确计算结果，大量使用经验数据。如果计算结果不符合要求，则必须重复计算。
因此，磁路方法更多地应用于现有结构的电机设计中，对设计师有较高的经验要
求，因此在永磁同步电机设计中单纯使用磁路方法是不合适的。后期有一种分析
方法，首先对网格进行分割，然后应用磁路方法，结果更准确，但网格的定性分
割也不可避免地导致计算错误。

（二）电磁场求解算法
在电磁场解析方法中，电磁场解析方法采用微分方程的解析方法对电磁场进
行解析，在规定的边界条件下用函数管系统生成的偏导数代替解析值，在特定情

况下比较有效。电磁场数值计算方法将分析区域划分为单元，分析单元节点的值，
计算精度与网格密度成正比，但网格越密，计算时间越长。
（三）场路结合法
场耦合方法充分发挥了场精度高、道路计算快的优点，说明了精度和效率。

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