【正文】 路飽和時(shí)需迭代求解，其步驟在迭代計(jì)算部分中具體闡述。（V）由電動(dòng)機(jī)中永磁體產(chǎn)生的空載氣隙基波磁通在電樞繞組中感應(yīng)產(chǎn)生，其值為 （332）的大小不僅決定了電動(dòng)機(jī)是運(yùn)行于去磁狀態(tài)還是增磁狀態(tài)，而且對(duì)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能有很大的影響。 為經(jīng)磁路計(jì)算所得的電動(dòng)機(jī)每對(duì)極主磁路的總磁位差（A），其值為 （329）式中 、—分別為電動(dòng)機(jī)每對(duì)極的氣隙、定子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子軛等部位的磁位差（A）。因此，電機(jī)基波磁通與氣隙總磁通之比，即永磁同步電動(dòng)機(jī)氣隙磁通的波形系數(shù) （326）由式（326）可知，的大小影響氣隙基波磁通與氣隙總磁通的比值，即影響永磁材料的利用率。磁路計(jì)算時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的空載氣隙磁密波形可近似簡化為圖35所示的矩形波[15]。3．4 磁路分析與計(jì)算3．4．1 磁路計(jì)算特點(diǎn)進(jìn)行永磁同步電動(dòng)機(jī)磁路計(jì)算時(shí)，一般采用通常的電機(jī)磁路的磁位差計(jì)算方法。3．3．3．3機(jī)械損耗 永磁體同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗與其它電機(jī)一樣，可根據(jù)實(shí)測(cè)值或參考其它電機(jī)機(jī)械損耗的計(jì)算方法。這是因?yàn)橛来磐诫妱?dòng)機(jī)定子齒、軛磁密飽和嚴(yán)重，且磁通諧波含量非常豐富的緣故。3．3．3損耗分析計(jì)算 永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的損耗包括下列四項(xiàng)3．3．3．1定子繞組電阻損耗 常規(guī)計(jì)算公式： （317）3．3．3．2鐵心損耗 永磁同步電動(dòng)機(jī)的鐵耗不僅與電動(dòng)機(jī)所采用的硅鋼片材料有關(guān)，而且隨電動(dòng)機(jī)的工作溫度、負(fù)載大小的改變而變化。3．3．2．2工作特性曲線 計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的、和等參數(shù)后，給定一系列不同的轉(zhuǎn)矩角，便可求出相應(yīng)的輸入功率、定子相電流和功率因數(shù)等，然后求出電動(dòng)機(jī)此時(shí)的損耗，便可得到電動(dòng)機(jī)的輸出功率和效率，從而得到電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能與輸出功率之間的關(guān)系曲線。由于永磁同步電動(dòng)機(jī)直軸同步電抗一般小于交軸同步電抗，磁阻轉(zhuǎn)矩為一負(fù)正弦函數(shù)，因而矩角特性曲線上最大之所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角大于，這是永磁同步電動(dòng)機(jī)一個(gè)值得注意的特點(diǎn)。3．3．2．1電磁轉(zhuǎn)矩和矩角特性從圖32中可得到以下關(guān)系： （37） （38） （39） （310） 從式（39）（310）中整理得定子電流的直、交軸分量： （311） （312）定子相電流 （313） 而電動(dòng)機(jī)的輸入功率（W）可表示為 （314） 忽略定子電阻，由式（314）可得電動(dòng)機(jī)的電磁功率（W） (315)除以電動(dòng)機(jī)的機(jī)械角速度，即可得電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（N圖d中所示是直軸增，去磁臨界狀態(tài)（即與相同）下的相量圖，由此可列出如下電壓方程： （35）從而可以求得直軸增、去磁臨界狀態(tài)時(shí)的空載反電動(dòng)勢(shì) （36） 上式通常用來判斷所設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)是運(yùn)行于增磁狀態(tài)還是運(yùn)行于去磁狀態(tài)。需要指出的是，由于永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直軸磁路中永磁體的磁導(dǎo)率很小，使得電動(dòng)機(jī)直軸電樞反應(yīng)電感一般小于交軸電樞反應(yīng)電感，這一點(diǎn)異于電勵(lì)磁凸極同步電動(dòng)機(jī)。我國交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，尚處在發(fā)展初期。 　　(6) 能夠滿足運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的需求 　　目前電氣傳動(dòng)技術(shù)已從簡單的速度控制發(fā)展到運(yùn)動(dòng)軌跡控制。（TransverseFluxPMMachine－TFM）的設(shè)想，該設(shè)想一反傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使電機(jī)的磁負(fù)荷和電負(fù)荷不再相互制約，特別適合高功率密度、大轉(zhuǎn)矩、低速和直接驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合。 　　(5) 高功率密度的需求 　　艦船、車輛受體積所限，要求電動(dòng)機(jī)要有高功率密度、高轉(zhuǎn)矩密度。多極電機(jī)還顯著減小了定子端部長度，減小定子銅耗、從而減少發(fā)熱、提高了效率。如用于電梯拖動(dòng)的永磁同步曳引機(jī)，轉(zhuǎn)矩提高了十幾倍，取消了龐大的齒輪箱，通過曳引輪直接拖動(dòng)轎廂，明顯減小了振動(dòng)和噪聲。2．4永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛，具有以下特點(diǎn)：(1) 更高的綜合節(jié)能效果 　　永磁同步電動(dòng)機(jī)由永磁體激磁，無需勵(lì)磁電流，故可顯著提高功率因數(shù)（可達(dá)1甚至容性）；定子電流小，定子銅耗顯著減?。晦D(zhuǎn)子無銅耗（三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組損耗約占總損耗的20～30％），因而發(fā)熱低，可以取消風(fēng)扇或減小風(fēng)扇，從而無風(fēng)摩耗或減少風(fēng)摩耗，故永磁同步電動(dòng)機(jī)一般比同規(guī)格異步電動(dòng)機(jī)效率可提高2～8％，并且在很寬的負(fù)載變動(dòng)范圍內(nèi)始終保持高的效率和功率因數(shù)，尤其在輕載運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果更顯著。它的靜態(tài)誤差為零；在負(fù)載擾動(dòng)下，只是功率角θ變化，而不引起轉(zhuǎn)速變化，它的響應(yīng)時(shí)間是實(shí)時(shí)的。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與已充磁的磁極作用，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)并使定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線對(duì)齊。轉(zhuǎn)子上粘有釹鐵硼（NdFeB）磁鋼[5]。2．3永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理永磁同步電動(dòng)機(jī)屬于異步啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其磁場(chǎng)系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)永磁體組成，通常是在用鑄鋁或銅條焊接而成的籠型轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，按所需的極數(shù)裝鑲有永磁體的磁極。定子與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基本相同，采用疊片結(jié)構(gòu)以減小電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的鐵耗。因而它是近年來研究比較多并在各個(gè)領(lǐng)域中得到原來越廣泛應(yīng)用的一種電機(jī)。 電動(dòng)汽車主電動(dòng)機(jī)的特征是：機(jī)殼由機(jī)座內(nèi)襯和機(jī)座外套組成，新型體積小、重量輕，對(duì)電機(jī)的冷卻及時(shí)可靠。圖15電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制原理框圖圖15燃料電池工作原理示意圖電動(dòng)車不在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒汽油。一般電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)其輸出功率會(huì)隨轉(zhuǎn)速而變化。20世紀(jì)70年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟，設(shè)備價(jià)格日益降低，已開始得到應(yīng)用。同步電動(dòng)機(jī)不但功率因數(shù)高，而且其轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率。由于它的一系列優(yōu)點(diǎn)，所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設(shè)備等各方面廣泛應(yīng)用。三菱公司的SUW 77kW直噴汽油機(jī)，與12kW電動(dòng)機(jī)組合一起，并配以鋰離子蓄電池。混合動(dòng)力轎車中發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接基本上有兩種形式——并聯(lián)和混聯(lián)(串聯(lián)與并聯(lián)混合)。正常行駛時(shí)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)需要充電或車輛需要瞬間大功率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)即投入運(yùn)轉(zhuǎn)。估計(jì)到2010年，世界燃料電池汽車的年產(chǎn)量可達(dá)100萬輛，占世界汽車總產(chǎn)量的1％左右。但是從資源的角度和現(xiàn)在發(fā)展?fàn)顩r看，電動(dòng)汽車是最具生命力的。2000年10月，通用公司在北京展出了號(hào)稱“氫動(dòng)一號(hào)”的燃料電池汽車，應(yīng)用液態(tài)氫驅(qū)動(dòng)燃料電池組，總體積與一臺(tái)普通汽油機(jī)相當(dāng)，功率為80—120kW，整車質(zhì)量為1575kg，0—100km/h加速時(shí)間僅為12秒，這些指標(biāo)與相應(yīng)的汽油機(jī)汽車基本相當(dāng)。1996年，北京舉辦的國際電動(dòng)汽車及代用燃料汽車展覽會(huì)上，參展的電動(dòng)汽車有福特的Ranger電動(dòng)輕卡車，通用的EV1型車，豐田的RAV4L型車，PSA集團(tuán)的SAXO型車，菲亞特的ZIC等車型，充分展示了電動(dòng)汽車的發(fā)展水平。如燃料電池的比功率從1997年的0．16kW/kg，提高到2000年的0．47kw/kg，提高了近3倍。 電動(dòng)汽車是以電為動(dòng)力的汽車，電動(dòng)機(jī)是其主要?jiǎng)恿碓础５?章 引 言汽車尾氣的排放對(duì)人類健康和人們生活構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，再綜合能源問題的考慮，于是，具有零排放污染的電動(dòng)汽車重新被重視起來，各國都制定了相關(guān)的鼓勵(lì)政策。電動(dòng)汽車經(jīng)歷了關(guān)鍵性技術(shù)的突破，樣機(jī)、樣車的研制，區(qū)域性試用以及小批量實(shí)際應(yīng)用等探索階段，現(xiàn)在已接近商業(yè)化生產(chǎn)。到了20世紀(jì)90年代，電動(dòng)汽車技術(shù)有了顯著的進(jìn)步。燃料電池的發(fā)展還有些關(guān)鍵性技術(shù)難題，如催化劑、質(zhì)子交換膜、極板等，這些問題都在研究攻關(guān)階段，但不管如何，“氫能”必將引起汽車工業(yè)的革命。功率為50kW，最高速度為150km/h；三菱公司功率為40kW的燃料電池汽車；福特、本田等公司也都展示了自己公司燃料電池汽車的成果。另外，還有正在研究階段的太陽能汽車，以及在設(shè)想中的核能汽車等新能源汽車。據(jù)說，戴姆勒—克萊斯勒、通用、福持、豐田、本田的電動(dòng)車路試工作已結(jié)束，2002年將投入商業(yè)化生產(chǎn)。一般這種車的動(dòng)力是由一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)兩套系統(tǒng)組成的，任何一個(gè)系統(tǒng)都可以單獨(dú)使用，也可以邊走邊充電。由于各國、各地區(qū)的排放法規(guī)日益嚴(yán)格，目前已有很多國家實(shí)際使用了混合動(dòng)力汽車，各大汽車公司都生產(chǎn)和銷售這種車型。 4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和理離子蓄電池，采用并聯(lián)方式聯(lián)接。電動(dòng)機(jī)的使用和控制非常方便，具有自起動(dòng)、加速、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、掣住等能力，能滿足各種運(yùn)行要求；電動(dòng)機(jī)的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。大容量低轉(zhuǎn)速的動(dòng)力機(jī)常用同步電動(dòng)機(jī)（見同步電機(jī)）。但它有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維護(hù)困難，不適于惡劣環(huán)境。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械速度變化的要求。②控制電動(dòng)機(jī)輸入功率以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。正如遠(yuǎn)距離控制的模擬電動(dòng)汽車一樣，電動(dòng)車配有用來旋轉(zhuǎn)車輪的電發(fā)動(dòng)機(jī)以及使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電池。第2章 永磁同步電動(dòng)機(jī)概述永磁同步電機(jī)的運(yùn)行原理與電勵(lì)磁同步電機(jī)相同，但它以永磁體提供的磁通替代后者的勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，使電機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了加工和裝配費(fèi)用，且無需勵(lì)磁電流，省去了勵(lì)磁損耗，提高了電動(dòng)機(jī)的效率和功率密度。2．2永磁同步電動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 永磁同步電動(dòng)機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和端蓋等部件構(gòu)成。一般來說，矩形波永磁同步電動(dòng)機(jī)通常采用整距繞組，正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)通常采用分布短距繞組。永磁同步電機(jī)的定子為三相對(duì)稱繞組，與三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相同。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角速度,其中為電動(dòng)機(jī)