混合動力電動汽車雙繞組永磁同步電機的解析建模方法研究

為了減少設(shè)計工作量，對非常規(guī)永磁同步電機（PMSM）的電磁轉(zhuǎn)矩進行快速而準確的計算顯得非常重要。雙繞組永磁同步電機（DWPMSM）可以歸類為非常規(guī)永磁同步電機，如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計軟件，通常缺乏預測機器性能的能力。本文提出了一種分析建模方法來計算DWPMSM的電磁轉(zhuǎn)矩。該方法采用保形映射來計算電機轉(zhuǎn)子各個位置的磁通量水平。通過分析確定由磁鐵和繞組引起的磁通密度的徑向和切向分量。并對氣隙中間的麥克斯韋應(yīng)力張量進行積分來計算由發(fā)電機或電動機繞組引起的電磁轉(zhuǎn)矩的瞬時值。

共形映射技術(shù)在DWPMSM中的應(yīng)用中提供了實用而快速的解決方案。該方法基于對磁體的磁通密度分布以及電機和發(fā)電機繞組的單獨磁通密度分布進行建模。通過傅立葉級數(shù)展開將磁通密度以離散形式表示。因此，串聯(lián)擴展中較多的項可以為磁通密度變化產(chǎn)生更真實的結(jié)果。為了看到開槽效應(yīng)，將磁體和繞組獲得的磁通密度分布矢量與相對磁導函數(shù)相乘。

圖1 帶有DWPMSM的電氣附件驅(qū)動（EADS）系統(tǒng)

通過有限元分析結(jié)果驗證了所提出方法的解析解的準確性。為了進一步驗證該方法的可行性，本文使用了帶有24槽22極的DWPMSM的實驗裝置進行測試實驗。實驗結(jié)果表明，所提出的方法具有適當?shù)慕怦钅芰Γ覍嶒灲Y(jié)果與基于保形映射建模的分析結(jié)果非常吻合。