电机驱动装置是电动汽车的电力驱动系统中重要的一部分。驱动电机需要有起动 停车、加速减速的过程，在负载要求、技术性能等方面有特殊的要求，其中主要性能 要求有以下几点：

（1）调速范围宽：在低速与高速时都能达到控制要求，也满足其他动力性指标。

（2）起动转矩大：使行驶各个过程满足所需的转矩和功率。

（3）高效率：电机中各个部分的损耗要尽可能减小，同时当在需要减速或停车时， 能量应尽量能保证回收。

（4）高功率密度：减小电机体积来提高其功率密度，同时电机的控制系统等装置的 所用材料也要比较轻。

永磁同步电机的诸多优点均可体现其用于电动汽车的优越性，用于电动汽车的成 功实例也逐渐增多。目前很多城市开始投入新能源汽车的使用，其优势明显，而永磁

电机的研制是其中重要的项目。永磁电机的性能可从以下两个方面来提高。一是改变 电机的控制方式，二是改变电机本体结构或是全新进行设计。其中虽然改变控制方式 可以在一定程度提高系统效率，但是若电机本体结构设计不够优良，效率便会低下， 能耗损失也不会改善。所以，改善电机本体性能是十分必要的，对永磁同步电机的结 构进行改进，设计一种能满足特定性能的新型永磁电机，具有重要的现实意义。而本 文所设计的双层磁障 FI-PM 电机所满足的性能要求也是适用于电动汽车的，它具有 更宽的调速范围和弱磁扩速能力。

(a)2003prius (b) 2004prius (c) 2010prius

(d) 2007camry 和 2008LS600h (e) 2005Accord

图 1-1 不同类型的永磁电机的转子实物图

1。2 永磁电机的发展及研究现状

1。2。1 永磁电机的发展概况

1。3 本文主要内容和结构安排

本文在电动汽车用永磁电机性能要求的基础上，针对宽调速范围的要求，对一种 新型双层磁障 FI-PM 电机进行理论分析、设计和性能仿真。

第一章为绪论部分，介绍课题研究背景及意义，以及永磁同步电机在电动汽车领 域的应用，同时介绍永磁同步电机国内外研究现状。

第二章为设计研究永磁同步电机的一些预备知识。包括其结构、起动方式、运行 原理的阐述。然后简单介绍了其设计方法及分析时用到的数学理论，为本文双层磁障 FI-PM 电机的设计提供理论基础。

第三章首先介绍双层磁障 FI-PM 电机的提出，其次对电机进行了主要参数的确 定，并对其定子、转子结构进行了详细的设计。最后确定其结构参数和结构尺寸。

第四章对新型双层磁障 FI-PM 电机利用 Maxwell 2D 有限元分析软件建模，然后 对其进行仿真分析，包括其静态仿真、空载及负载瞬态仿真、齿槽转矩、矩角特性、 电感，并对其弱磁性能和恒功率调速范围与传统内置式永磁同步电机做了比较，检验 了设计的正确可行性。

最后对全文内容进行总结，给出需要深入研究的地方，并作出说明。

第二章 永磁同步电机相关理论

本章主要介绍永磁同步电机的相关理论及永磁同步电机的设计方法，为下文新型 双层磁障 FI-PM 电机的设计提供理论基础。

2。1 永磁同步电机的结构

2。1。1 总体结构

其总体结构与一般电机组成部件相差不多，不同点为转子中多了永磁体的存在。 图 2-1 为其横截面示意图。电枢绕组有集中整距、分布短距等多种方式。结构中气隙 长度较为关键，它对直轴、交轴电抗影响很大。而转子结构是永磁同步电机最特殊的， 下面对其详细讨论。