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關注創建者:匿名 創建時間:2021-10-28

新能源汽車永磁電機的實例教程
【摘要】介紹了新能源汽車常用驅動電機類型及性能,從定子總成、轉子總成、定轉子合裝測試三個方面講述通常工藝路線,給出驅動電機降本發展對策。
當下,國內新能源汽車銷售勢頭火爆,2021上半年的累計銷量追平2020全年總銷量,達到100.7萬輛。作為新能源汽車三大核心部件之一的驅動電機,必須持續提高動力輸出,不斷降低生產成本,方能有效滿足購車者對所選愛車低價高配的需求。也只有這樣,新能源汽車銷量才會持續猛增。
1. 驅動電機類型及性能
驅動電機是新能源汽車的動力源,類似常規燃油汽車的發動機。它主要由轉子總成、定子總成、電機殼、前/后端蓋、變速箱、旋變組件及冷卻水道等元器件組成,如圖1所示。
圖1 新能源汽車電機的結構示意
1-動力接頭 2-吊環螺釘 3-冷卻水道 4-變速箱 5-前端蓋
6-定子總成 7-電機殼 8-轉子總成 9-旋變組件 10-后端蓋
新能源汽車推向市場以來,用過的驅動電機形式有直流電機、異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機等。這些電機受其轉速范圍、功率密度、可靠性、制造成本等因素的影響,有的成為汽車新能源主流首選部件,有的被列為新生代儲備件,有的則被淘汰。新能源汽車的電機形式及性能比較,見下表。
表 新能源汽車的電機形式及性能比較
2. 定子總成及制造
新能源汽車永磁同步電機的定子總成涉及線圈、鐵芯、齒極和機殼等組件,如圖2所示。據統計,定子總成約占永磁電機成本的35%;再者新能源汽車個性化定制需求愈來愈大,多數車型處于中小批量狀態,配裝的永磁電機呈現結構多變、性能寬泛、訂單急切及定子直徑不等(80-400mm)的小眾化現象。
展開 驅動電機是新能源汽車的“心臟”,而稀土永磁材料則是驅動電機的首選材料。稀土永磁驅動電機可以大幅減輕電機重量、縮小電機尺寸、提高工作效率。
GB/T 39494-2020新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面涂鍍層結合力的測定 即將于2021年10月1日開始實施,主要適用于新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面的單層或多層涂鍍層結合力的測定,涂鍍層包括采用電鍍、電泳、噴涂、物理氣相沉積、化學鍍等技術的涂鍍層(帶有涂鍍層的稀土永磁材料以下簡稱涂鍍層產品)。
標準規定了新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面涂鍍層結合力的測定方法。共包含四種方法,拉開法、剪切法、劃格法、熱震法,均為破壞性試驗方法。
一、拉開法
1、方法原理:將試柱用膠黏劑固定在涂鍍層上,利用拉力試驗機在涂鍍層的法線方向上連續地施加載荷,當該載荷大于涂鍍層的結合力時,涂鍍層即從基體上分離或涂鍍層的不同膜層分離。用破壞涂鍍層/基體界面間附著所施加的拉力與粘接面積的比值或破壞涂鍍層/基體界面間附著所施加的拉力來表示涂鍍層的結合力。
2、試驗設備與材料
1)高低溫沖擊試驗箱
用于涂鍍層產品的高低溫交變處理。可使用兩個獨立的溫度試驗箱或一個快速溫度變化的試驗箱。可采用人工或自動轉換方法,試驗箱應在3min內完成高低溫轉換。
2)拉力試驗機
拉力試驗機的測力系統及同軸度應按照JJG475—2008進行校準,其精確度應為1級或優于1級。拉力試驗機橫梁應能保持空載速度在0.5mm/min以內恒速運行,加卸力應平穩、無振動、無沖擊。
3)試驗組合
試驗裝置
拉開法試驗裝置如圖1所示。裝置A適用于上下表面平行的涂鍍層產品。對厚度小于5mm的涂鍍層產品,為避免拉伸過程中因涂鍍層產品強度不夠而導致斷裂,宜在涂鍍層產品的另一面粘接一塊鋼片,使下夾具的力作用在鋼片上。對于厚度不小于5mm的涂鍍層產品,可不粘接鋼片。
展開 永磁同步電機 (Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)作為電動汽車驅動系統首選,因轉矩響應快、體積小、效率高、噪聲小等優點,迅速占領了新能源汽車市場,且市場占有率逐漸上升。電動汽車的快速發展和強烈的需求刺激,迫使驅動電機向高速化、輕量化、高效化等方向快速推進。通過優化電機功率密度,不僅滿足電動汽車對驅動系統高速化、輕量化、高效化需求,而且對PMSM產品競爭有重要的戰略意義。
目前實現車用永磁電機的高功率密度有兩種方法:①提高電機轉速;②提高轉矩密度,但提高轉速帶來風摩損耗過高、軸承潤滑及壽命、噪聲等問題,因此通過提高轉矩密度來提高功率密度成為很多廠家研究的重點。
1 有限元電磁仿真
1.1 模型搭建
以一臺72槽12極永磁同步電機為例,使用motor-CAD建立其模型,通過E-mag模塊進行電磁熱耦合分析。電機參數見表1。
表1 仿真模型的參數
為了節省仿真時間,取電機一極為仿真模型并劃分網格,如圖1所示。
圖1 永磁同步電機模型
1.2 邊界定義
文獻[3]描述了永磁同步電機因鐵磁物質磁導率遠遠大于空氣磁導率,電機定子軛邊緣雖有部分漏磁,但這部分衰減很快,且電機磁力線沿定子軛表面閉合,可取定子軛邊緣為零邊界,這在工程上近似合理。電機結構對稱,磁場沿周向周期變化。具有周期性條件,在相鄰兩極中心線上,磁力線垂直穿過,極間幾何中心線法線方向變化率為零,故選取一個極距進行仿真。
1.3 空載仿真
永磁同步電機空載仿真如圖2所示,從磁密云圖和空載反電勢波形看出,電機所含諧波較少。
圖2 永磁同步電機空載仿真
1.4 負載仿真
從圖3可以看出,電機各項參數選擇較合理,為了深究其材料的利用率和單位質量的出力,在不改變電機有效體積的條件下進行參數優化。
展開 新能源汽車講解丨永磁同步電機的選型與參數計算
新能源汽車講解丨永磁同步電機的選型與參數計算

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欄目導語:
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時間:2026年11月27日-30日
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天冷了,穿秋褲了嗎?
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圖片來源:AI生成
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太冷,鋰離子活性變差,電池內阻增大,放電容量下降,續航雪崩。太熱,鋰離子過于活躍,不小心就“中暑”。
01
前言
當前新能源汽車行業加速向高質量、高安全方向邁進,零部件制造精度與質量穩定性直接決定整車性能。但傳統質量管理模式下,數據碎片化、系統協同弱、過程管控滯后、決策支撐不及時等問題凸顯,已成為制約企業效率提升與質量升級的關鍵瓶頸。
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摘要
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