【正文】 路飽和時需迭代求解，其步驟在迭代計算部分中具體闡述。（V）由電動機中永磁體產(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機是運行于去磁狀態(tài)還是增磁狀態(tài)，而且對電動機的動、穩(wěn)態(tài)性能有很大的影響。 為經(jīng)磁路計算所得的電動機每對極主磁路的總磁位差（A），其值為 （329）式中 、—分別為電動機每對極的氣隙、定子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子軛等部位的磁位差（A）。因此，電機基波磁通與氣隙總磁通之比，即永磁同步電動機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。磁路計算時，永磁同步電動機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 磁路分析與計算3．4．1 磁路計算特點進行永磁同步電動機磁路計算時，一般采用通常的電機磁路的磁位差計算方法。3．3．3．3機械損耗 永磁體同步電動機的機械損耗與其它電機一樣，可根據(jù)實測值或參考其它電機機械損耗的計算方法。這是因為永磁同步電動機定子齒、軛磁密飽和嚴重，且磁通諧波含量非常豐富的緣故。3．3．3損耗分析計算 永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的損耗包括下列四項3．3．3．1定子繞組電阻損耗 常規(guī)計算公式： （317）3．3．3．2鐵心損耗 永磁同步電動機的鐵耗不僅與電動機所采用的硅鋼片材料有關(guān)，而且隨電動機的工作溫度、負載大小的改變而變化。3．3．2．2工作特性曲線 計算出電動機的、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，然后求出電動機此時的損耗，便可得到電動機的輸出功率和效率，從而得到電動機穩(wěn)態(tài)運行性能與輸出功率之間的關(guān)系曲線。由于永磁同步電動機直軸同步電抗一般小于交軸同步電抗，磁阻轉(zhuǎn)矩為一負正弦函數(shù)，因而矩角特性曲線上最大之所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩角大于，這是永磁同步電動機一個值得注意的特點。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） 而電動機的輸入功率（W）可表示為 （314） 忽略定子電阻，由式（314）可得電動機的電磁功率（W） (315)除以電動機的機械角速度，即可得電動機的電磁轉(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)時的空載反電動勢 （36） 上式通常用來判斷所設(shè)計的電動機是運行于增磁狀態(tài)還是運行于去磁狀態(tài)。需要指出的是，由于永磁同步電動機轉(zhuǎn)子直軸磁路中永磁體的磁導(dǎo)率很小，使得電動機直軸電樞反應(yīng)電感一般小于交軸電樞反應(yīng)電感，這一點異于電勵磁凸極同步電動機。我國交流伺服電動機和驅(qū)動器，尚處在發(fā)展初期。 　　(6) 能夠滿足運動控制系統(tǒng)的需求 　　目前電氣傳動技術(shù)已從簡單的速度控制發(fā)展到運動軌跡控制。（TransverseFluxPMMachine－TFM）的設(shè)想，該設(shè)想一反傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使電機的磁負荷和電負荷不再相互制約，特別適合高功率密度、大轉(zhuǎn)矩、低速和直接驅(qū)動的場合。 　　(5) 高功率密度的需求 　　艦船、車輛受體積所限，要求電動機要有高功率密度、高轉(zhuǎn)矩密度。多極電機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。如用于電梯拖動的永磁同步曳引機，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轎廂，明顯減小了振動和噪聲。2．4永磁同步電動機的特點永磁同步電動機應(yīng)用廣泛，具有以下特點：(1) 更高的綜合節(jié)能效果 　　永磁同步電動機由永磁體激磁，無需勵磁電流，故可顯著提高功率因數(shù)（可達1甚至容性）；定子電流小，定子銅耗顯著減小；轉(zhuǎn)子無銅耗（三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組損耗約占總損耗的20～30％），因而發(fā)熱低，可以取消風扇或減小風扇，從而無風摩耗或減少風摩耗，故永磁同步電動機一般比同規(guī)格異步電動機效率可提高2～8％，并且在很寬的負載變動范圍內(nèi)始終保持高的效率和功率因數(shù)，尤其在輕載運行時節(jié)能效果更顯著。它的靜態(tài)誤差為零；在負載擾動下，只是功率角θ變化，而不引起轉(zhuǎn)速變化，它的響應(yīng)時間是實時的。這個旋轉(zhuǎn)磁場與已充磁的磁極作用，帶動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)并使定、轉(zhuǎn)子磁場軸線對齊。轉(zhuǎn)子上粘有釹鐵硼（NdFeB）磁鋼[5]。2．3永磁同步電動機的工作原理永磁同步電動機屬于異步啟動永磁同步電動機，其磁場系統(tǒng)由一個或多個永磁體組成，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)電動機基本相同，采用疊片結(jié)構(gòu)以減小電動機運行時的鐵耗。因而它是近年來研究比較多并在各個領(lǐng)域中得到原來越廣泛應(yīng)用的一種電機。 電動汽車主電動機的特征是：機殼由機座內(nèi)襯和機座外套組成，新型體積小、重量輕，對電機的冷卻及時可靠。圖15電動機轉(zhuǎn)速控制原理框圖圖15燃料電池工作原理示意圖電動車不在發(fā)動機內(nèi)燃燒汽油。一般電動機調(diào)速時其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。20世紀70年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動機的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟，設(shè)備價格日益降低，已開始得到應(yīng)用。同步電動機不但功率因數(shù)高，而且其轉(zhuǎn)速與負載大小無關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率。由于它的一系列優(yōu)點，所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、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，與12kW電動機組合一起，并配以鋰離子蓄電池?；旌蟿恿I車中發(fā)動機與電動機的聯(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)。正常行駛時用電動機驅(qū)動，當需要充電或車輛需要瞬間大功率時，發(fā)動機即投入運轉(zhuǎn)。估計到2010年，世界燃料電池汽車的年產(chǎn)量可達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)展狀況看，電動汽車是最具生命力的。2000年10月，通用公司在北京展出了號稱“氫動一號”的燃料電池汽車，應(yīng)用液態(tài)氫驅(qū)動燃料電池組，總體積與一臺普通汽油機相當，功率為80—120kW，整車質(zhì)量為1575kg，0—100km/h加速時間僅為12秒，這些指標與相應(yīng)的汽油機汽車基本相當。1996年，北京舉辦的國際電動汽車及代用燃料汽車展覽會上，參展的電動汽車有福特的Ranger電動輕卡車，通用的EV1型車，豐田的RAV4L型車，PSA集團的SAXO型車，菲亞特的ZIC等車型，充分展示了電動汽車的發(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。 電動汽車是以電為動力的汽車，電動機是其主要動力來源。第1章 引 言汽車尾氣的排放對人類健康和人們生活構(gòu)成了嚴重威脅，再綜合能源問題的考慮，于是，具有零排放污染的電動汽車重新被重視起來，各國都制定了相關(guān)的鼓勵政策。電動汽車經(jīng)歷了關(guān)鍵性技術(shù)的突破，樣機、樣車的研制，區(qū)域性試用以及小批量實際應(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90年代，電動汽車技術(shù)有了顯著的進步。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)。一般這種車的動力是由一臺發(fā)動機和一臺電動機兩套系統(tǒng)組成的，任何一個系統(tǒng)都可以單獨使用，也可以邊走邊充電。由于各國、各地區(qū)的排放法規(guī)日益嚴格，目前已有很多國家實際使用了混合動力汽車，各大汽車公司都生產(chǎn)和銷售這種車型。 4缸發(fā)動機，無級變速電動機和理離子蓄電池，采用并聯(lián)方式聯(lián)接。電動機的使用和控制非常方便，具有自起動、加速、制動、反轉(zhuǎn)、掣住等能力，能滿足各種運行要求；電動機的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。大容量低轉(zhuǎn)速的動力機常用同步電動機（見同步電機）。但它有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，維護困難，不適于惡劣環(huán)境。電動機的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機械速度變化的要求。②控制電動機輸入功率以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。正如遠距離控制的模擬電動汽車一樣，電動車配有用來旋轉(zhuǎn)車輪的電發(fā)動機以及使發(fā)動機運轉(zhuǎn)的電池。第2章 永磁同步電動機概述永磁同步電機的運行原理與電勵磁同步電機相同，但它以永磁體提供的磁通替代后者的勵磁繞組勵磁，使電機結(jié)構(gòu)較為簡單，降低了加工和裝配費用，且無需勵磁電流，省去了勵磁損耗，提高了電動機的效率和功率密度。2．2永磁同步電動機的總體結(jié)構(gòu) 永磁同步電動機由定子、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機通常采用整距繞組，正弦波永磁同步電動機通常采用分布短距繞組。永磁同步電機的定子為三相對稱繞組，與三相異步電動機結(jié)構(gòu)相同。旋轉(zhuǎn)磁場的角速度,其中為電動機