V posledních letech se aplikace synchronních motorů s permanentními magnety (PM) v elektrických vozidlech rychle rozšířila. Je to hlavně proto, že PMSM mohou dosahovat vyšších rychlostí než běžné AC indukční motory. Vysokorychlostní provoz PMSM však představuje více problémů v oblasti elektromagnetického designu, tepelného managementu a mechanické struktury. Aby se zlepšila účinnost a hustota výkonu PMSM, byla vyvinuta řada technik. Patří mezi ně optimalizace ztráty železného jádra, zlepšení intenzity magnetické indukce a harmonických složek různých poloh v železném jádru, snížení spotřeby mědi přijetím toroidní struktury vinutí a minimalizace počtu závitů na koncovém vinutí.
Nejdůležitější výzvou při vývoji vysokorychlostních PMSM je snížení ztráty železného jádra rotoru. Za tímto účelem byla navržena různá opatření, jako je úprava šířky otvoru statorové drážky, optimalizace uložení pólové drážky, použití šikmé drážky a magnetického klínu drážky [1]. Tyto metody však mohou pouze oslabit ztráty vířivými proudy v rotoru, ale nemohou je plně snížit. Kromě toho vyžadují složité a drahé řídicí systémy.
Další důležitou otázkou je zlepšení stability PMSM při vysokých rychlostech. Pro tento účel je efektivním řešením použití bezkontaktních ložisek. Mezi nimi jsou vzduchová ložiska a magnetická levitační ložiska nejslibnější. Ve srovnání s kuličkovými ložisky mohou tato bezkontaktní ložiska nést rotor při mnohem nižší hmotnosti a mohou pracovat při vyšších otáčkách. Jejich cena je však stále příliš vysoká.
Pro další snížení ztráty železa rotoru PMSM je nutné optimalizovat instalační parametry permanentních magnetů. Toho lze dosáhnout aplikací nové metody pro analýzu a optimalizaci rozložení vířivých proudů v magnetických obvodech. Tato metoda využívá kombinaci modelu konečných prvků a zjednodušeného fyzikálního modelu. Výsledný model je vhodný pro výpočet teplotního pole dvouvrstvého HSPMM typu V za různých podmínek.
Na rozdíl od předchozího výzkumu, který se zaměřuje na změnu struktury rotoru a statoru nebo režimu chlazení za účelem snížení provozní teploty HSPMM, tato metoda nevyžaduje žádné strukturální změny. Zaměřuje se také na snížení ztrát mědi a železa úpravou instalačních parametrů permanentních magnetů. Výsledky této metody byly navíc ověřeny porovnáním elektromagnetických modelů HSPMM s modely ETCM. Jak je znázorněno na Obr. 7, přesnost konvergence mezi FEA a MEC je vyšší než 0,95, což znamená, že tato metoda může ušetřit mnoho časů v procesu elektromagnetického výpočtu HSPMM. Kromě toho byla konvergovaná přesnost také ověřena experimentálními výsledky testovacího modelu. Tyto výsledky naznačují, že metoda ETCM a metoda optimalizace teplotního pole navržená v tomto článku jsou spolehlivé a účinné.
Výrobci magnetů z neodymového železa a boru
