汽车电驱动用高速永磁同步电机设计技术综述Overview on Design Technologies of High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor for Automobile Electric Drive
许重斌,暴杰,姜明慧
摘要(Abstract):
随着环保、节能减排的要求不断提高,对新能源汽车电驱动电机也提出了更高的要求。高转速、高功率密度和高紧凑性成为未来汽车电驱动技术发展的主要目标。在各种类型电机中,永磁同步电机可以同时兼顾高转速、高功率密度的要求,但高速永磁同步电机在结构设计、材料、加工、冷却方面仍有难点亟待突破。从电机结构设计、电机控制和功率器件等方面阐述了汽车电驱动用高速永磁同步电机的关键技术及发展现状,并对当前车用高速驱动电机系统设计面临的技术挑战进行简要分析,最后基于高速电机研发的关键问题,聚焦更紧凑结构、高强度永磁材料和更精准控制,对高速电机的多物理场、多学科研发进行了展望。
关键词(KeyWords):
基金项目(Foundation):
作者(Author): 许重斌,暴杰,姜明慧
DOI: 10.19822/j.cnki.1671-6329.20220104
参考文献(References):
- [1] EUROPEAN COUNCIL. Fit for 55[EB/OL].[2022-06](2022-07). https://www.consilium.europa.eu/en/policies/green-deal/fit-for-55-the-eu-plan-for-a-green-transition/.
- [2]中国汽车工程学会.节能与新能源汽车技术路线图2.0[M].北京:机械工业出版社, 2021.
- [3]万援,崔淑梅,吴绍朋.扁平大功率高速永磁同步电机的护套设计及其强度优化[J].电工技术学报, 2018, 33(1):55-63.
- [4]邵阳阳.超高速永磁同步电机的设计[D].南京:南京航空航天大学, 2020.
- [5]季周历.超高速永磁同步电机控制技术研究[D].南京:南京理工大学, 2019.
- [6] MOGHADDAM R R. High speed operation of electrical machines, a review on technology, benefits and challenges[C]//2014 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition(ECCE). IEEE:Pittsburgh, Pennsylvania, USA:2014:5539-5546.
- [7] KAWANISHI K, MATSUO K, MIZUNO T, et al. Development and Performance of High-Speed SPM Synchronous Machine[C]//International Power Electronics Conference.IEEE:Niigata, Japan, 2018:169-176.
- [8]张凤阁,杜光辉,王天煜,等.高速电机发展与设计综述[J].电工技术学报, 2016, 31(7):1-18.
- [9]蒋荣杰,蒋刚峰.高速电机发展与设计综述[J].科学与信息化, 2018,(15):134-135.
- [10]许颖,朱熀秋.无轴承永磁同步电机系统及其关键技术发展综述[J].中国电机工程学报, 2019, 39(10):2994-3007.
- [11]刘永辉,高心远,展鹏飞,等.高速永磁电机定转子结构设计的分析[J].微电机, 2021, 54(8):28-32+37.
- [12]李帽顺.高速永磁同步电机的转子优化设计及电磁特性分析[D].青岛:山东科技大学, 2020.
- [13] GONZALEZ D A, SABAN D M. Study of the Copper Losses in a High-Speed Permanent-Magnet Machine With Form-Wound Windings[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, 61(6):3038-3045.
- [14] WANG Z R, ZHANG Y, WANG T Y, et al. Analytical model of mechanical properties of carbon fiber magnetic powder film-level magnetic materials for high-speed motors[J]. Energy Reports, 2022, 8(5):374-383.
- [15] HONG D, JOO D, WOO B, et al. Investigations On a Super High Speed Motor-Generator for Applications Using Amorphous-Core[J].IEEE Transactions on Magnetics, 2013, 49(7):4027-4075.
- [16]潘忠亮,赵慧超,暴杰,等.轴向磁通电机控制方法综述[J].汽车文摘, 2021(6):19-23.