第1章绪论
现有市面上销售的纯电动大巴驱动电机主要以三相交流异步电动机，开关磁阻电机，永磁无刷直流电机和永磁同步电机为主。三相交流异步电动机是一种被广泛使用的电动机，日常生活中见到的电机大部分都是异步电机，这种电动机具有比较简单的定转子结构，电动机内部没有换向器和滑环等换向结构，定转子均是由硅钢片进行叠压而成，转子里不需要像永磁电机里面的永磁体提供永磁磁场，具有良好可靠的运行性能，现有的异步电动机速度可以达到15000r/min,在高速时其效率也较高，冷却方式一般为水冷与风冷，可以较好的适应一般工作的环境，交流电机比一般的直流电机功率密度高，交流电机通常只有相同功率的直流电机质量的一半，成本仅相当于三分之一，效率也更高，电机造价较便宜，电机控制装置及维修也很简单方便[6]。三相交流异步电机虽然具有众多的优点，但异步电机消耗无功功率，这样会降低电网的功率因数；异步电机的调速性能有待提高，在一些对调速范围及调速精度要求较高的场所，一般采用同步电机；同时异步电机转子发热比较厉害，产生的铜耗对电机效率影响较大。
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第2章永磁辅助式磁阻电机优化设计方案
2.1 驱动电机要求及尺寸的确定
一旦估计出转子所需体积, 下一步是确定转子直径。转子直径通常是转子铁心长度的0.5倍到 2倍（注：主要尺寸比 λ = D/L =0.5 ~ 2）[27]。但由于电机定子采用实验室的异步电机的定子，经过测量内外径分别为 325mm，445mm，因此在对电机转子进行估算时需保证电机转子外径小于 325mm，这里取转子外径为323.5mm.
2.2 永磁辅助式磁阻电机极槽配合的选择
不同极槽配合使得电机转子每极对应的定子槽数不同，对电机的齿槽转矩影响很大，同时对电机的磁阻转矩也有影响，进而影响到电机转矩性能，因此对于电动机来说，极槽配合的选择显得十分重要。新能源汽车驱动用钕铁硼电机常用的极数有6极和8极，但以8极居多。随着永磁同步电机极数增多，电磁转矩越平稳，但此时电机铁耗会增大[34]。 本节分别对4极48槽、6极54槽和8极72槽三种不同极槽配合的永磁辅助式磁阻同步电机进行电磁性能比较分析。仿真设计中电机磁钢均采用铁氧体永磁材料，电机具有相同的尺寸结构，磁钢用量也相等。图2.1为三种不同极槽配合电机的模型。
第 3 章 永磁辅助式磁阻电机多领域仿真研究.................... 27
3.1 电机多领域仿真软件...................................... 28
3.2 永磁辅助式磁阻电机的铁耗分析 ........................................ 29
3.3 永磁辅助式磁阻电机温度场分析 ........................................ 33
3.4 永磁辅助式磁阻电机应力场分析 ........................................ 39
3.5 永磁辅助式磁阻电机场路联合仿真 ................................... 42
第 4 章 样机试制与实验....................................... 46
4.1 6KW 实验样机的电磁方案设计 .............................. 46
4.2 6KW 实验样机应力仿真与装配 ......................................... 50
4.3 6KW 样机的制作过程 .................................................. 52
4.4 本章小结..................................... 58
第 5 章 全文总结及展望................................ 59
第4章样机试制与实验
4.1 6KW 实验样机的电磁方案设计
现有定子为36槽结构，通过电磁场仿真方法对不同转子极数的电机性能进行比较分析，得到较合适的极槽配合，并制造试验样机。对于6kW的永磁辅助式磁阻同步电动机样机，其设计需满足表4.1所示的性能指标及材料类型要求。针对实验室现有36槽定子，首先需要确定电机的转子极对数，由于现有电机尺寸的限制，电机转子内的磁钢只能摆三层，因此采用两层U加一层V的转子结构。现设计出 4极及6极两种不同转子结构，并对其气隙磁场、空载反电势、转矩能力等方面进行性能比较。两种转子的永磁体材料用量相同。图4.1为两种不同极槽配合电机的转子结构图；其中图 4.1（a）为4极36槽电机转子结构图，图 4.1（b）为 6极36槽电机转子结构图。4.2为两种不同极槽配合电机空载磁密云图及磁场分布图，其中图 4.2（a）为4极36槽电机空载磁密云图及磁场分布图，图4.2（b）为6极36槽电机空载磁密云图及磁场分布图；图4.3为4极36槽电机空载反电势及傅立叶分析图；图4.4为6极36槽电机空载反电势及傅立叶分析图；图4.5为4极36槽电机额定功率时转矩仿真图；图4.6为4极36槽电机峰值功率时转矩仿真图；图 4.7 为 6 极 36 槽电机额定功率时转矩仿真图。
4.2 6kW 实验样机应力仿真与装配
由于永磁辅助式磁阻同步电动机的转子具有三层转子结构，结构较为复杂，转子里面开槽数较多，为了保证转子运转时的运行安全，需考虑电机在高速运转时的机械应力情况，现运用ANSYS软件对4极36槽6kW小样机进行高速情况下的应力仿真，设定仿真速度为最高速 7500r/min，各磁桥宽度均为 0.8mm，采用1/8模型进行仿真，在进行模型建立时不仅需要考虑电机旋转时产生的离心力，还需要考虑电机此时所受到的切向力，为了真实的考虑切向力对电机应力的影响，需要通过换算出切向力的大小，并在转子切线方向将其作为负载进行加载。其应力仿真结果如图4.11所示，其中图4.11（a）为应力分布图，图4.11（b）为形变图。
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第5章 全文总结及展望
针对现有纯电动大巴驱动电机存在的问题，本文研究低成本永磁辅助式磁 阻同步电动机，对电机转子结构、极槽配合、绕组设计和多领域仿真等方面进行研究，在此基础上试制6kW永磁辅助式磁阻同步电动机。 本文主要取得了以下几个方面的成果： （1）对永磁辅助式磁阻同步电动机转子结构进行了优化。分别从磁密分布、转矩能力等方面对四种不同转子结构的永磁辅助式磁阻同步电动机进行了仿真分析，并对V形磁钢张角以及隔磁桥张角等对电机性能影响进行了研究，在此基础上讨论了极槽配合和不同绕组绕线方式的影响。分析与比较结果表明：8极72 槽、转子四层磁钢结构（其中 V 形磁钢张角为 145°）、转子隔磁层张角为 4°、定子绕组采用双层短距的电机模型比较符合电磁性能要求。 （2）针对永磁辅助式磁阻同步电动机多层磁钢结构转子可能存在应力安全的问题，运用 Ansys workbench软件对其进行了温度场与应力场的多领域联合仿真。首先通过Maxwell仿真出电机铁耗，将铁耗与铜耗以载荷的形式进行加载，对电机进行温度场仿真；然后将温度场仿真结果作为载荷加载进行应力场仿真。
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参考文献（略）