Математическое моделирование и выбор конструктивних параметров тягового синхронного электродвигателя с постоянными магнитами

Abstract

Создание эффективных синхронных двигателей с постоянными магнитами для электромобилей требует разработки полевых математических моделей, позволяющих моделировать происходящие процессы во времени с учетом вращения ротора. Рассмотрен двигатель с “коллекторной” конструкцией ротора. С помощью разработанной полевой модели выполнен комплекс исследований, позволивший обосновать выбор основных конструктивных параметров двигателя, обеспечивающих заданные энергетические и габаритные показатели: число полюсов, величину воздушного зазора, размеры постоянных магнитов. Исследован гармонический состав ЭДС обмотки статора и пульсации электромагнитного момента. Показано, что совместное применение профилирования полюсов ротора и скоса пазов статора существенно уменьшают пульсации момента.

Створення ефективних синхронних двигунів з постійними магнітами для електромобілів вимагає розробки польових математичних моделей, які дозволяють моделювати процеси, що відбуваються у часі, з урахуванням обертання ротора. Розглянуто двигун з "колекторною" конструкцією ротора. За допомогою розробленої польової моделі виконано комплекс досліджень, що дозволив обґрунтувати вибір основних конструктивних параметрів двигуна, які забезпечують задані енергетичні і габаритні показники: число полюсів, величину повітряного проміжку, розміри постійних магнітів. Досліджено гармонійний склад ЕРС обмотки статора і пульсації електромагнітного моменту. Показано, що спільне застосування профілювання полюсів ротора і скосу пазів статора істотно зменшують пульсації моменту.

Creating effective synchronous motors with permanent magnets for electric vehicles requires the development of the mathematical models of electromagnetic field to simulate the processes taking into account the rotation of the rotor in real time. Considered a "colector" type of rotor design. Executed the complex of scientific researches which allowed to substantiate the selection of the basic motor parameters, which to provide appropriate power and size, such as: the number of poles, the value of the air gap, the size of the permanent magnets. Investigated the harmonic composition of the EMF of the stator winding and the electromagnetic torque ripple. It is shown that the combined use of a special form of the poles of the rotor and the stator skewed slots significantly reduces the torque ripple.