五相永磁容错电机设计与故障控制

陈贤阳, 黄开胜, 陈贤波

(1. 广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006；2. 南京航空航天大学 航空宇航学院，江苏 南京 210016)

0 引 言

随着大功率半导器件的出现，电力电子技术的进步，现代控制理论研究的日益成熟，以及计算机科学技术的迅速发展，交流电机的相数不再受电力系统供电的制约，多相永磁容错电机技术得到跨越式发展。与传统的三相电机相比，多相永磁容错电机在故障状态下具有一定的输出转矩，满足电动汽车驱动系统的高可靠性要求[1-2]。

电动汽车行业中应用最广泛的驱动电机是永磁容错电机，其反电动势波形为正弦波，具有功率密度大、转动惯量大、转矩波动小、振动噪音低等优点。永磁容错电机通过合理设计磁路结构可获得良好的弱磁能力，符合电动汽车对驱动电机的要求。本文设计了一款新型轮毂式五相永磁容错电机用于驱动电动汽车。与传统的电机采用转轴和齿轮等传动装置不同，该轮毂电机利用外转子直接和电动汽车轮毂直接配合。外转子轮毂如图1所示。该电机的效率高，无传动装置，既节省空间又减轻电动汽车的质量[3-4]。

图1 外转子轮毂

本文根据电机几何相似定理，依据市场上已成熟应用的一款外转子永磁同步电动机的功率、外形尺寸，初步确定要设计五相电机的外形尺寸等参数，再建立该电机的二维模型，对其进行有限元分析。通过极弧系数和不等厚磁钢的合理设计，提高空载反电动势的正弦度，优化齿槽转矩，分析电机正常运行和缺一相运行的输出转矩情况，说明五相永磁电机容错能力强，符合驱动电动汽车高可靠性的要求。……