Анализ и оптимизация конструкции синхронного двигателя с постоянными магнитами для электрического транспортного средства патрулирования кампуса

В работе представлены анализ, проектирование и оптимизация синхронного двигателя с постоянными магнитами (PMSM) для электрического транспортного средства (EV), используемого для патрулирования кампуса в условиях заданного ездового цикла. Сначала на основе данных, собранных с испытательного EV на дорогах кампуса, включая его параметры и скорость движения, выполняется динамический расчет EV для определения номинальной мощности и диапазона скоростей приводного PMSM. Затем в соответствии с этими требованиями разрабатывается исходная конструкция и определяются основные конструктивные параметры. На третьем этапе выполняется оптимизация для повышения характеристик разработанного PMSM. На этом этапе отдельно оптимизируются структура постоянных магнитов (PM), длина воздушного зазора и геометрия сердечника статора. Предлагаются различные процедуры оптимизации для одновременного достижения нескольких целей. На основе метода анализа методом конечных элементов (FEA) установлено, что гармонический состав оптимизированного PMSM ниже, чем у исходной конструкции, а пульсации момента снижены на 24%. Подтверждена эффективность оптимизации в снижении потерь в сердечнике и вихревых потерь в постоянных магнитах; повышение температуры эффективно подавляется. Наконец, изготовлен прототип оптимизированного PMSM и создана экспериментальная установка. Результаты испытаний подтверждают, что оптимизированный PMSM в полной мере соответствует требованиям заданного электрического транспортного средства для патрулирования кампуса.