I de seneste år er anvendelsen af synkronmotorer med permanent magnet (PM) i elektriske køretøjer steget hurtigt. Dette skyldes primært, at PMSM'er kan opnå højere hastigheder end konventionelle AC-induktionsmotorer. Imidlertid udgør højhastighedsdriften af PMSM'er flere udfordringer i elektromagnetisk design, termisk styring og mekanisk struktur. For at forbedre effektiviteten og effekttætheden af PMSM'er er der udviklet en række teknikker. Disse omfatter optimering af jernkernetabet, forbedring af den magnetiske induktionsintensitet og harmoniske komponenter i forskellige positioner i jernkernen, reduktion af kobberforbruget ved at anvende den toroidale viklingsstruktur og minimering af antallet af vindinger på endeviklingen.
Den vigtigste udfordring i udviklingen af højhastigheds-PMSM'er er at reducere tabet af rotorjernkerne. Til dette formål er der foreslået forskellige foranstaltninger såsom justering af statorslidsåbningsbredden, optimering af pol-slidspasningen, brug af en skrå slids og en magnetisk slidskile [1]. Disse metoder kan dog kun svække hvirvelstrømtabene i rotoren, men kan ikke reducere dem fuldstændigt. Derudover kræver de komplekse og dyre kontrolsystemer.
Et andet vigtigt spørgsmål er at forbedre stabiliteten af PMSM'er ved høje hastigheder. Til dette formål er brugen af berøringsfrie lejer en effektiv løsning. Blandt disse er luftlejer og magnetiske levitationslejer de mest lovende. I sammenligning med kuglelejer kan disse berøringsfri lejer understøtte rotoren med en meget lavere masse og kan arbejde ved højere hastigheder. Ikke desto mindre er deres omkostninger stadig uoverkommelige.
For yderligere at reducere rotorjernstabet af PMSM'er er det nødvendigt at optimere installationsparametrene for permanentmagneterne. Dette kan opnås ved at anvende en ny metode til at analysere og optimere hvirvelstrømsfordelingen af de magnetiske kredsløb. Denne metode bruger en kombination af den endelige element-model og en forenklet fysisk model. Den resulterende model er egnet til at beregne temperaturfeltet for en dobbeltlags V-type HSPMM under en række forhold.
I modsætning til tidligere forskning, som fokuserer på at ændre rotor- og statorstrukturerne eller køletilstanden for at sænke driftstemperaturen for HSPMM, kræver denne metode ingen strukturelle ændringer. Den fokuserer også på at reducere kobber- og jerntabet ved at ændre installationsparametrene for de permanente magneter. Desuden er resultaterne af denne metode blevet verificeret ved at sammenligne de elektromagnetiske modeller af HSPMM med dem fra ETCM. Som vist i fig. 7 er konvergensnøjagtigheden mellem FEA og MEC over 0,95, hvilket betyder, at denne metode kan spare mange gange i den elektromagnetiske beregningsproces af HSPMM'er. Derudover er den konvergerede nøjagtighed også blevet verificeret med de eksperimentelle resultater af en testmodel. Disse resultater indikerer, at ETCM-metoden og temperaturfeltoptimeringsmetoden foreslået i dette papir er pålidelige og effektive.
Neodymium Jern Bor Magnet Producenter
