De siste årene har bruken av permanentmagnet (PM) synkronmotorer i elektriske kjøretøy økt raskt. Dette er hovedsakelig fordi PMSM-er kan oppnå høyere hastigheter enn konvensjonelle AC-induksjonsmotorer. Høyhastighetsdriften til PMSM-er utgjør imidlertid flere utfordringer innen elektromagnetisk design, termisk styring og mekanisk struktur. For å forbedre effektiviteten og effekttettheten til PMSM-er er det utviklet en rekke teknikker. Disse inkluderer optimalisering av jernkjernetapet, forbedring av den magnetiske induksjonsintensiteten og harmoniske komponentene til forskjellige posisjoner i jernkjernen, reduksjon av kobberforbruket ved å ta i bruk den toroidale viklingsstrukturen og minimere antall omdreininger på endeviklingen.
Den viktigste utfordringen i utviklingen av høyhastighets PMSM er å redusere tapet av rotorjernkjerne. For dette formålet er det foreslått ulike tiltak som justering av statorspaltens åpningsbredde, optimalisering av pol-spor-tilpasningen, bruk av en skrå sliss og en magnetisk slisskile [1]. Imidlertid kan disse metodene bare svekke virvelstrømstapene i rotoren, men kan ikke redusere dem fullt ut. I tillegg krever de komplekse og kostbare kontrollsystemer.
En annen viktig sak er å forbedre stabiliteten til PMSM-er ved høye hastigheter. Til dette formålet er bruk av berøringsfrie lagre en effektiv løsning. Blant disse er luftlagre og magnetiske levitasjonslagre de mest lovende. Sammenlignet med kulelager kan disse ikke-kontaktlagrene støtte rotoren med en mye lavere masse og kan operere under høyere hastigheter. Ikke desto mindre er kostnadene deres fortsatt uoverkommelige.
For ytterligere å redusere rotorjerntapet til PMSM-er, er det nødvendig å optimalisere installasjonsparametrene til permanentmagnetene. Dette kan oppnås ved å bruke en ny metode for å analysere og optimalisere virvelstrømfordelingen til de magnetiske kretsene. Denne metoden bruker en kombinasjon av den endelige elementmodellen og en forenklet fysisk modell. Den resulterende modellen er egnet for å beregne temperaturfeltet til en dobbeltlags V-type HSPMM under en rekke forhold.
I motsetning til tidligere forskning, som fokuserer på å endre rotor- og statorstrukturer eller kjølemodus for å senke driftstemperaturen til HSPMM, krever denne metoden ingen strukturelle endringer. Den fokuserer også på å redusere kobber- og jerntapet ved å modifisere installasjonsparametrene til permanentmagnetene. Dessuten har resultatene av denne metoden blitt verifisert ved å sammenligne de elektromagnetiske modellene til HSPMM med de til ETCM. Som vist i fig. 7, er konvergeringsnøyaktigheten mellom FEA og MEC over 0,95, noe som betyr at denne metoden kan spare mange ganger i den elektromagnetiske beregningsprosessen til HSPMM-er. I tillegg har den konvergerte nøyaktigheten også blitt verifisert med de eksperimentelle resultatene av en testmodell. Disse resultatene indikerer at ETCM-metoden og temperaturfeltoptimaliseringsmetoden foreslått i denne artikkelen er pålitelige og effektive.
Neodymium Jern Bor Magnet Produsenter
