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电动车永磁同步电机转矩波动分析及测试
电动车永磁同步电机转矩波动分析及测试
摘要：随着电动汽车的普及，电动机的性能和稳定性成为关注的焦点。本文主要研究电动车永磁同步电机转矩波动的原因分析及测试方法。通过理论分析、仿真模拟和实验测试，得到了电动车永磁同步电机转矩波动的产生原因、波动大小及其对电动车驾驶的影响。同时，提出了针对电动车永磁同步电机转矩波动的解决方案，为电动车的设计和开发提供了重要参考。
关键词：电动车；永磁同步电机；转矩波动；原因分析；测试方法；解决方案
Abstract:Withthepopularityofelectricvehicles,theperformanceandstabilityofelectricmotorshavebecomethefocusofattention.Thispapermainlystudiesthereasonsforthetorquerippleofthepermanentmagnetsynchronousmotorinelectricvehiclesandtestingmethods.Throughtheoreticalanalysis,simulationandexperimentaltesting,thecauses,sizeandinfluenceofthetorquerippleofpermanentmagnetsynchronousmotorinelectricvehicleswereobtained.Atthesametime,solutionsforthetorqueripplewereproposed,providingimportantreferenceforthedesignanddevelopmentofelectricvehicles.
Keywords:electricvehicle;permanentmagnetsynchronousmotor;torqueripple;analysisofcauses;testingmethods;solutions
1.引言
随着全球环境保护意识的不断提高和非化石能源的广泛应用，电动汽车已成为未来汽车发展的趋势。电动汽车的核心是电动机，其中永磁同步电机因其高效、轻量化、功率密度高等优点，已成为电动车主流驱动电机之一。然而，由于永磁同步电机具有较大的磁场饱和效应和偏心磁力等不稳定因素，导致其转矩输出存在波动，造成了电动车运行的一定影响。
本文将对电动车永磁同步电机转矩波动的原因分析及测试方法进行深入探讨，并提出针对此问题的解决方案，为电动汽车的设计、制造和应用提供重要参考。
2.永磁同步电机转矩波动原因分析
永磁同步电机是一种变磁通量式电机，其转矩T与磁通量φ的乘积成正比关系，即T=Kφ。而磁通量又与永磁体磁场和电枢绕组电流密度有关系。因此，永磁同步电机转矩输出波动的原因主要包括：
2.1磁场饱和效应
永磁同步电机在磁场饱和区域，磁线密集，磁阻极小。当电机工作在磁场饱和区，由于初始磁阻较小，磁通量随着电流的增加而呈线性增长。但当电流进一步增大时，饱和效应的影响开始显现，磁阻不再线性变化，而是急剧上升，导致磁通量增长受到限制。因此，在过饱和电流范围内，永磁同步电机转矩输出将会发生波动。
2.2偏心磁场影响
永磁同步电机的转子永磁体与定子绕组之间的间隙并不完全对称，即转子轴与定子轴不重合，这种非对称性会产生偏心磁场。在偏心磁场的作用下，定子绕组感受到的永磁体磁场强度将会发生波动，进而导致永磁同步电机转矩输出的波动。
2.3静磁偏移影响
静磁偏移是指电机在设计制造、组装和运输过程中产生的永磁体和静磁极中心不重合的现象。当永磁体中心偏移时，静磁轴线也会跟随偏移，从而静磁体产生偏转，使永磁同步电机转矩输出波动。
3.永磁同步电机转矩波动测试方法
经过原因分析，现有的测试方法涵盖了静态测试和动态测试两种。
3.1静态测试
静态测试方法是永磁同步电机空转时的一些测试，例如绕组直流电阻、电感、绝缘电阻、绕组相间和相对于定子轴的转子偏心。这些测试可以有效检测电机的质量和电性能，但对于永磁同步电机转矩波动的测试并不直接相关。
3.2动态测试
动态测试方法是分析永磁同步电机在负载下的实际运行状况，并且是检测永磁同步电机转矩波动的主要方法。动态测试方法包括：
3.2.1转矩波动测试
准确测量永磁同步电机在同时满足电机工作点和转矩颗粒的条件下的转矩波动大小。可选用电功率测量系统，如DG8035型电机测试系统。该系统通过对永磁同步电机输入幅值、相位和谐波等测试信号，实现对电机转矩输出的在线分析和波形监测。
3.2.2静态转差测试
静态转差测试是测量永磁同步电机转子中心轴线与定子轴线之间的距离。非对称设计或组装不良等因素可能造成静态转差，进而引