表貼式永磁同步電機解析建模與極槽配合選取

杜 剛，鄧兆祥，張河山，楊明磊，唐小麗

(1.重慶大學 汽車工程學院，重慶 400044；2.重慶交通大學 交通運輸學院，重慶 400074；3.同濟大學 汽車學院，上海 201804；4.東風小康汽車有限公司，重慶 405321)

永磁同步電機具有優良的動力輸出性能和效率高等特點，在電動汽車領域得以廣泛應用[1]，而極槽配合對電機的齒槽轉矩、振動噪聲、輸出轉矩及其波動等有重要的影響[2]。相關文獻資料大多給出的是指導性規則和常用的極槽配合[3]，對高性能驅動電機，需要更加合理地選取極槽配合。

目前，國內外主要基于有限元法來研究不同極槽配合的電機性能。Liu等[4]建立了一種考慮槽開口和最大繞組系數的繞組函數，并借助有限元對比分析了不同極槽配合永磁電機的性能。Carraro等[5]討論了永磁體性能和八種極槽配合對永磁電機轉矩密度、齒槽轉矩、轉矩脈動和成本等的影響，并提出了一種基于有限元的優化設計程序。Wang等[6]利用有限元法分析了18槽10極電機繞組系數，并與傳統的極槽配合對比分析了反電勢、齒槽轉矩、輸出轉矩和轉矩脈動等性能。有限元法雖能計算復雜模型，但需重復建模，計算周期長；解析法可靈活調整解析模型任意結構參數，計算周期短，電磁參數等物理關系清晰，更加適合電機的初始設計[7]，但同樣對解析模型拓撲結構的完整性和精確性提出了更高的要求。Yin和Wu等[8-9]提出了一種子域與磁路混合模型，考慮了電機鐵芯磁飽和，未定義定子齒尖。Zhu等[10]將電機劃分為多個求解域并建立了矢量磁位方程，能夠計算任意極槽數的永磁電機空載性能，但未考慮定子齒尖的影響。……