来源：陈绪标，童学志 上海海立(集团)股份有限公司

在工程应用中，汽车用永磁同步电动机定子采用直槽结构，定转子槽极配合为8极48槽，基于该种结构的永磁转子对应不同的凸极比，其外特性如何、磁钢用量多少、哪种形式转子性能最优、是否符合高性价比要求，本文将针对这些热点问题进行详细的分析。

永磁同步电动机的主要结构由定子(包括定子铁心、线圈、机壳等)、永磁转子(包括转子铁心、永磁体、转轴等)、前后端盖、轴承、接线盒以及反馈组件等多个主要零部件组成。

永磁同步电动机的电磁原理与他励直流电动机类似。永磁同步电动机的旋转控制采用旋转坐标系的思想，将三相定子电流进行解耦，分解成专用于励磁的直轴分量，以及专用于产生输出转矩的交轴分量，两种分量互相独立互不耦合。

对于永磁同步电动机来说，定子影响主要体现在定子绕组分布情况、定子槽数等，这与异步电机区别不大；而转子的影响则体现在整个磁路上，不同结构的永磁转子对电机性能影响极大。永磁转子按结构一般分为表贴式和内置式两种，内置式转子结构相对复杂，本文以内置式转子为研究点进行展开。

永磁同步电动机凸极比ρ一般指交直轴电感(或者是电抗)之比。即：

(1)

表贴式交直轴电感接近相等，其凸极比ρ=1；而内置式永磁同步电动机根据永磁体在转子中的排布，形成多种不同凸极比的转子结构，主要分为ρ>1和ρT一字形≈T三角形>T混合型>T切向型

在相同定子参数下，不同转子在恒功率区能产生的最大功率大小排序如下：

PV字形>P一字形≈P三角形>P混合型>P切向型

图8 不同方案T-n曲线对比

针对不同转子方案的数据汇总，计算出各不同方案参数，如表2所示。

表2 不同转子方案计算结果对比

为了更好地分析问题，我们将计算结果进一步对比，分别计算单位体积磁钢能产生的功率和反电动势系数值，具体结果如表3所示。

表3 单位体积磁钢性能对比

从表3可以看出，对于凸极比接近的方案1和方案5，方案1的指标明显不如方案5。再从方案2、方案3和方案4对比来看，凸极比小于1的转子相对凸极比大于1的转子明显没有优势；相反，凸极比大于1的转子结构有转子材料利用率高的优势。

综合比较：

凸极比最优前三方案排序：方案4>方案5≥方案1；

单位体积磁钢材料利用率最优前三方案排序：方案3>方案5>方案4；

转矩、功率最大前三方案排序：方案4>方案1>方案5；

线反电动势磁钢体积比前三方案排序：方案3>方案5>方案4；

综上，根据大数据计权排名原则，方案4无论是功率密度还是转矩密度都有竞争优势，其单位体积磁钢产生的反电动势系数值也较高，是5种方案中最优方案之一。

从本文的分析过程中可以发现，在相同条件下，对于内置式永磁同步电动机，提高每极磁通、提高凸极比仍然是提高功率、转矩密度的首要手段。

从本文的分析过程中可以发现，永磁同步电动机在提高性能的同时，兼顾成本控制问题仍是高性能永磁电机绕不过去的弯，性能成本兼优的电机才是市场的必然选择。

永磁同步电动机与控制密切相关，永磁同步电动机及其控制共同组成工业自动化驱动系统。在永磁同步电动机优化过程中，需综合考虑控制策略，比如最大转矩电流比控制、弱磁控制、最大效率控制等。

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