首页“『OD体育注册』，永磁同步电机 （Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）作为电动汽车驱动系统首选，因转矩响应快、体积小、效率高、噪声小等优点，迅速占领了新能源汽车市场，且市场占有率逐渐上升。电动汽车的快速发展和强烈的需求刺激，迫使驱动电机向高速化、轻量化、高效化等方向快速推进。通过优化电机功率密度，不仅满足电动汽车对驱动系统高速化、轻量化、高效化需求，而且对PMSM产品竞争有重要的战略意义。

　　目前实现车用永磁电机的高功率密度有两种方法：①提高电机转速；②提高转矩密度，但提高转速带来风摩损耗过高、轴承润滑及寿命、噪声等问题，因此通过提高转矩密度来提高功率密度成为很多厂家研究的重点。

　　文献［3］描述了永磁同步电机因铁磁物质磁导率远远大于空气磁导率，电机定子轭边缘虽有部分漏磁，但这部分衰减很快，且电机磁力线沿定子轭表面闭合，可取定子轭边缘为零边界，这在工程上近似合理。电机结构对称，磁场沿周向周期变化。具有周期性条件，在相邻两极中心线上，磁力线垂直穿过，极间几何中心线法线方向变化率为零，故选取一个极距进行仿线 空载仿真

　　永磁同步电机空载仿线所示，从磁密云图和空载反电势波形看出，电机所含谐波较少。

　　通过软件E-mag模块设置Optimisation自定义选项，提出了以下提高转矩密度的优化方法，设定子外径D

　　对比原始方案转矩密度值可以看出，优化方案计算结果更高，效果更好。取最优结果方案与原始方案的对比参数见表3。

　　从图4和表3可以看出，电机定子外径略增大，定子内径稍有减小，气隙稍有增加。

　　由表4可知，转矩密度增大，电机效率变化不大，但仍然可达95%以上。最大扭矩稍增加。另外，转动惯量减小，对电机转矩响应更好。

　　不仅转动惯量性能有所增加，电机质量也有所减小，如表6所示铜线%。而其他部件，如永磁体、转子铁芯用量都有所减少，电机总质量减小了3.8%。

　　根据2016年2月硅钢片、永磁体等材料报价，可估算出电机成本变化情况，详见表5。

　　从表6可以看出，通过优化设计，电机成本降低了1.54美元，其转动惯量减小、转矩密度增大，电机总质量减小，效率略小，综合对比可知，该优化方案比较优良。

　　试验台总成如图5所示，主要包括测功用负载电机、被试电机、过渡支撑及连接装置、铸铁平板及各种工装夹具；保障系统主要包括恒温设备等；电控柜主要包括变频逆变系统、电池模拟器；测试柜主要包括测功机控制系统、数据采集系统；测试仪器主要包括采集传感器、电机测试用各种仪表、功率分析仪、示波器、信号发生器等。

　　对优化后的方案进行样机制作，并进行了台架测试。对温升数据后处理并与仿真曲线所示。

　　从额定工况和峰值工况温升曲线看，仿真曲线与实测曲线比较接近。测试了电动和发电模式的转速-转矩效率MAP，如图7所示。

　　本文利用有限元方法对车用永磁同步电机进行了空载和负载性能仿真，利用Motor-CAD软件E-mag模块自定义优化选项进行设置并仿真，有限元计算得出的结果与原电机方案进行了对比，对比结果来看，电机本体质量有所减少，转动惯量减小，成本降低，转矩密度有所增加，对方案优化后的样机进行了台架测试，试验结果为优化方法提供了参考。