钕铁硼稀土永磁材料的磁性能和机械性能都明显高于铁氧体和铝镍钻永磁材料，加工性 能好，我国稀土产量占世界总量的80%以上具有得天独厚的稀土资源，因此钕铁硼 稀土永磁材料更加适用于新能源汽车永磁同步驱动电机2转子结构对永磁同步驱动电机性能的影响永磁同步驱动电机以转子上永磁钢的安装方式可分为表面式和内置式两种转子结 构，表面式转子结构又可分为表贴式和嵌入式两种•内置式按永磁钢励磁方向可分为径 向式转子结构、切向式转子结构和集径向与切向为一体的混合磁路的永磁转子结构 表贴式转子结构其d轴和q轴电感相等转子不具有凸极效应，因此不产生磁阻转矩， 由于永磁钢直接暴露在气隙磁场中，导致永磁钢易退磁，其弱磁能力受到限制嵌入式 转子结构，q轴电感大于d轴电感，转子具有凸极效应，因此有磁阻转矩产生利用磁 阻转矩可有效提高电机的功率密度嵌入式结构动态性能较表贴式有所改善，但漏磁系 数和制造成本均大于表贴式内置式转子结构的永磁钢位于转子内部，永磁钢外表面与 定子铁心内圆之间有铁磁物质制成的极靴用以保护内置式转子铁芯内的永磁钢•因其 转子磁路结构具有不对称性而产生磁阻转矩有助于提高永磁同步驱动电机的过载能力 和功率密度。
而且易于“弱磁”扩速选用合适的转子结构对永磁同步驱动电机性能有着极其重要的影响日本丰田公司 生产的混合动力汽车Prius（2003、2004、2010）、2007Ca唧和2008LS600h,本田公 司生产2005Accord •其主驱动电机都采用了永磁同步驱动电机/旦转子结构不尽相同 其中，2005Accord为表面嵌入式结构，Prius、2007Camry和2008Ls600h为内置式 结构，2003Prius 的转子结构为“一”字型，2004Prius、2010 Prius 和 2007Camry为“V”字型2008Ls600h为“三角”型结构，如图2所示，主要参数如表1图2转子结构EFig.2 Graph of rotor structure由表l可以看出.内置式转子结构的2004Prius、2007CaII研、2010Prius和2008Ls600h驱动电机比表面式转子结构的2005Accord驱动电机的最大功率、最大转 速和功率密度都有明显的提高并且不同的永磁体内置结构对驱动电机的参数也有着较 大影响表1 PriusvAcco rd x Camry丄S600h驱动电机主要參数Tabd Drive motor parameters ofPrius, Accord, Camry. LS600h2004 2005 2007 2008 2010Prius Accord Camry LStiOOh Prius永磁体 布置方式内置V型表面 嵌入式内置V型内置 三角形内置¥型最大功率AW501210516560最大转矩400135-5270300207最高转遠/(r/min)6 000 14 00010 23013 500功率密度 /(kW/kg)1,110.5322.552.461.59体积密度Z(kW/L)33L515.96594.8转矩密度 /(N' m/kg)8.896.016.566^1549综合以上论述，内置式转子结构动态、稳态性能好，能提供大转矩和大功率，功率密度高。
另外，内置式转子中不同结构类型对永磁同步驱动电机也有较大的影响因此, 加强对内置式转子结构设计的研究探索经济性好、性能优异的转子结构对提升永磁同 步驱动电机性能具有重要意义3电枢绕组对永磁同步驱动电机性能的影晌永磁同步驱动电机电枢绕组根据线圈绕定的形状与嵌线方式不同，可分为分布式绕 组和集中式绕组根据电机每极每相槽数q二刀（印m）不同，可分为整数槽绕组和分数 槽绕组采用分数槽或整数槽是根据电机性能和生产工艺来考虑的，采用分数槽绕组较整数 槽绕组有如下优点同：1 ）平均每对磁极下对应的槽数大为减少，以较少数目的大槽代替较多数目的小槽， 电枢冲片槽数较少•电枢铁芯制造工艺相对简单，同时又可减少槽绝缘相对占据的空间， 有利于提高槽满率，进而提高电机性能2）—般采用分数槽时，电机线圈端部较短，不仅通过节约铜线使电机绕组电阻减 少，而且同等情况下减少了电机铜耗，提高电机效率和降低温升3 ）当不采用斜槽时，可通过绕组的短距和分布效应改善反电动势波形的正弦性， 进而减小电机的转矩脉动和噪声4 ）当采用节距I , =1（分数槽集中绕组）时，可采用自动绕线，不仅提高了劳动生产 率，简化嵌线工艺和接线，而且降低了成本，与此同时，每个线圈只绕在一个齿上，缩 短了线圈周长和绕组端部伸出长度•进一步降低用铜量，各个线圈端部没有重叠。
不必 设相间绝缘5）通过极槽配合的合理选取•采用分数槽集中绕组相对于整数槽绕组对减少齿槽 转矩、提高输出功率更为行之有效，且其弱磁扩速能力也有一定提高与整数槽绕组相 比分数槽绕组的主要不足之处是：槽数与极数选择有严格的约束、绕组系数稍低、绕组 电感较大、电枢反应磁动势有谐波导致转子涡流损耗和噪声目前，选择有较低磁动势 谐波的极槽配合、转子铁轭采用叠片式降低涡流损耗、采用高电阻率的永磁材料、适当 增大气隙、调整槽口宽度等措施都能有效弥补分数槽绕组的不足之处根据以上分析， 分数槽绕组可以有效提高槽满率，降低电机铜耗，减少齿槽转矩，无论是性能指标还是 经济陛更加适合永磁同步驱动电机4控制策略对永磁同步驱动电机性能的影响永磁同步驱动电机目前典型的两种控制策略是矢量控制和直接转矩控制两者有着 各自的优缺点矢量控制是建立在被控永磁同步驱动电机的数学模型之后，电机转矩通 过控制电枢绕组电流来实现永磁同步驱动电机在矢量控制下低速转矩相对平稳，调速 范围较宽，在转子磁场定向矢量的控制下，不需要无功励磁电流，因此单位电流可产生 最大的电磁转矩相对于矢量控制直接转矩控制省去了复杂的空间坐标变换•只需采 用定子磁链定向控制，便可在定子坐标系内实现对电动机磁链、转矩的直接观察和控制 【4】，具有控制方式简单、转矩响应快和便于实现全数字化的优点。
目前，先进的控制算法应用于两种控制策略取得了不错的成效，如基于滑模变结构 的永磁同步驱动电机直接转矩控制，解决了传统永磁同步驱动电机直接转矩控制中存在 的电流、磁链和转矩脉动较大的问题嗍基于占空比控制的永磁同步驱动电机新型直接 转矩控制方法，通过精确的数学模型利用转矩误差计算出当前所选有效电压矢量的作用 时间在整个采样周期中的占空比实时地调整有效电压矢量的作用时间.有效减小了转 矩脉动基于比例一积分一微分神经网络的小脑模型关节控制器CMAC研D）引入到永 磁同步电动机交流调速系统中，取代传统的双环控制系统中的转速外环PI控制器等另外，在矢量控制和直接转矩控制策略研究的基础上，高性能控制技术也发展迅速， 极大地提升了永磁同步驱动电机的各项性能1）弱磁扩速技术电动汽车尤其是直接驱动型电动汽车需要永磁同步驱动电机有较 宽的调速范围•而电机的调速范围受限于电机本身的机械结构强度和基速以上恒功率区的范围针对这一情况需要进行弱磁控制采用内置式转子结构使电机具有凸极效应•并 充分利用磁阻转矩拓宽弱磁区域的范围2）转矩脉动抑制技术永磁同步驱动电机转矩脉动产生的原因主要有两方面：自身 结构引起的非理想化磁路和控制方法对引入参数的误差放大。
因此通过优化永磁同步 驱动电机的结构，改善转子磁场分布，也可从电机控制层面出发，优化控制策略，减小 定子齿槽转矩，最终实现转矩脉动抑制综合以上分析，内置式永磁同步驱动电机选用直接转矩控制弱磁扩速技术对自身 性能的提升有着显著的效果5结束语本文分析了永磁材料磁特性、转子结构、电枢绕组和控制策略对永磁同步驱动电机 性能的影响，永磁钢采用钕铁硼稀土永磁材料、转子选用内置式结构、电枢绕组选用分 数槽绕组并同时配合直接转矩弱磁扩速技术能有效提升永磁同步驱动电机的主要性能 指标来源：农业装备与车辆工程）。