永磁同步电机在新能源车上的应用
摘要：当前，能源问题和环境保护问题已成为影响经济社会发展的关键因素，而节能减排正是有效缓解问题并避免相关问题持续扩大的重要举措。在这样的背景之下，新能源汽车产业得以迅猛发展。新能源汽车的动力主要来自于驱动电机，且对新能源车的安全稳定有着一定影响，因此选用高效稳定的驱动电机显得尤为关键。而永磁同步电机因其具备较高的运行效率、较大的转矩密度以及高速运行状态下较为稳定的特点，被广泛应用在新能源汽车的设计制造之中。基于此，本文首先分析了新能源汽车对电机性能的要求以及性能参数选用的原则，之后对永磁同步电机的结构及工作原理进行了简要概述，随后分析了永磁同步电机在新能源车上的应用设计，最后对新能源车中对永磁同步电机的控制进行了分析，以期为相关人员提供一些参考帮助。
关键词：永磁同步电机新能源车应用
新能源车的种类有许多，如果以驱动能量来源进行划分，那么可以分为纯电动、燃料电池以及混合动力三种，其中最重要的构件有驱动电机、动力电池以及能量转换控制系统。而永磁同步电机作为驱动电机的一种，其在性能方面如效率、功率密度、转矩密度等都相较于其他驱动电机更具优势，因此永磁同步电机在新能源车上的应用极具实际意义。
2新能源汽车对电机性能的要求以及性能参数选用的原则
电机是新能源汽车的驱动核心，在新能源汽车整体的驱动系统中占据着极为关键的重要地位。因此，要求电机性能能够满足频繁启停、频繁加减速以及在低速状态下或是爬坡状态下能够产生较大的扭矩输出，也要保证在高速行驶状态下保持较低的扭矩输出，同时需要具有一定的变速能力[1]。电机性能主要涉及其类型、运转效率、规格尺寸以及机械特性等内容。
新能源汽车对电机性能参数的选用原则主要有以下几个方面：第一，高电压。在保证电压管控合理的前提下，应能采用高电压进行电流输入，以降低在电流传输过程中出现的电流损耗以及电功能性损耗，提高电机运行效率，同时能够有效缩小逆变器的规格尺寸，从而提高新能源汽车电力驱动系统设计的灵活性和和美观性。第二，质量轻。新能源汽车电机的整体质量应处于较为轻便的状态，一方面可有效减轻整车的质量，保证新能源汽车行驶的便捷性，有助于提高整车的可控变速范围；另一方面可便于对电机进行维修养护，提高新能源汽车保养工作效率。第三，效率高，新能源汽车最为关键的就是其续航能力。电机应在保证其运转安全的前提下，将电力能源利用率实现最大程度上的有效提高，为保证新能源汽车的行驶里程提供动力支持，同时电机应具备能量回回收的功能，且回收的能量至少应占总储存能量的10～20%，从而充分保障新能源汽车的续航能力。
3永磁同步电机概述
3.1永磁同步电机的结构
永磁同步电机的主要结构包括定子、转子等构件[2]。定子与一般电机基本一致，主要由三相绕组、电机机座以及电枢铁心共同组成。根据永磁体所处位置的不同，转子一般有表面式以及内置式两种形式。表面式又分为表面突出式和表面嵌入式两种，如图1、图2所示，其中1为永磁体，2为转子铁心，3为转轴。
内置式转子结构的永磁体被设置在转子铁芯之中，包括有混合式、切向式以及径向式三种，如图3、图4、图5所示，其中1为永磁体，2为转子铁心，3为转轴。
3.2永磁同步电机的工作原理
交流电经过定子后产生旋转磁场并吸引转子磁场，而转子磁场就是定子磁场带动转子的旋转[3]。新能源汽车中所使用的大部分永磁同步电机为内嵌式同步电机。内嵌式同步电机实现了在最大程度上对磁阻转矩的有效利用，而这正是选用它的主要原因。磁阻转矩对电机系统的影响是相同的电机电磁场情况下，同样的扭矩可以减少电流电流释放量，这样可有效提高发动机的在低速和高扭矩状态下的运行效率，并减少部分控制器组件，有助于降低电机系统的成本。当控制器硬件条件一致的情况下，相对低磁阻转矩电机而言，高磁阻转矩电机可具有更高带速，有助于在电机高速小转矩的状态下提高运转效率和转速范围并改善电磁产生的噪声影响，永磁同步电机构成图如图6所示。
3.3永磁同步电机的优势性能
可借助与直流牵引电机的性能对比分析，有效展现永磁同步电机在新能源汽车应用方面的性能优势。第一，安全性对比分析。直流牵引电机的制动功能主要借助机械摩擦实现，制动反应的时间及距离都较长；永磁同步电机的制动功能主要借助电气制动实现，制动反应时间短。当直流牵引电机与永磁同步电机处于相同状况下，永磁同步电机能够在短时间、短距离内有效完成迅速制动，因此，永磁同步电机的安全性能更好。第二，可靠性对比分析。直流牵引电机的内部结构更为复杂，电机线圈极易因温升发热而受损，且直流牵引电机的故障率普遍较高，可靠性偏低；永磁同步电机的线圈主要选用的是硅钢片以及稀土材料，电机线圈不会轻易因温升发热而受损，且永磁同步电机的使用故障率相较于直流牵引电机更低，因此永磁同步电机的可靠性更高。第