[发明专利]一种电动三轮车永磁同步电机的调速控制方法及电机

权利要求书

1.一种电动三轮车永磁同步电机的调速控制方法，其特征在于，其是同步改进电机结构与调速控制方式而实现，具体包括以下步骤：

（1）制备复合转子：制备由磁阻段转子和永磁段转子构成的复合转子，该复合转子的极数为10个，该复合转子包括中空的转子铁芯和中心转轴，转子铁芯中心处设置有用于通过中心转轴的中心转轴孔，该中心转轴孔紧套在电机中心转轴上，转子铁芯上开设有用于插入永磁单体的永磁体槽组，永磁体槽组为开口朝向电机转子外侧方向的V型结构；

将转子的直径设置为98mm；

在永磁体槽组中插入永磁单体，同组永磁体槽组内插入有极性相同的永磁单体，邻组的永磁体槽组内所插入有极性相反的永磁单体；同组永磁体槽组中所插入的两个永磁单体的插入角度之间的夹角为140°；

采用截面积为3mm*9mm的N38H永磁单体，共20片永磁单体呈NN、SS、NN、SS的排列顺序插入永磁体槽组中；

其中，永磁体槽组插入的两永磁单体之间的中心角度为转子D轴，相邻永磁体槽组之间的中心角度为Q轴；

在转子Q轴方向设置一用来产生磁阻转矩的腹板，将电机中转子腹板的宽度设置为7.4mm；磁桥宽度为所插入的永磁单体的端部与定子轭部内壁的距离，将磁桥宽度设置为0.9mm；

在转子铁芯上设置转子减重槽；转子减重槽设置于中心转轴与永磁体槽组之间，其环绕转子铁芯的圆心、呈中心对称分布；

（2）制备定子：定子的定子槽数为60个，该定子设置于转子结构的外侧，其包括定子铁芯以及嵌入定子铁芯内的定子绕组，定子铁芯包括定子齿部以及环形的定子轭部，定子齿部间隔设置于定子轭部内周面上且沿定子轭部径向向外延伸；该定子齿部的截面为一长方形结构，其内侧包括相互间隔的两侧腔体，定子绕组容置于定子齿部的内侧腔体中；

将电机定子的直径设置为140mm，另外，定子轭部的厚度为8.5mm，定子齿部的长度为12.1mm，最小定子齿部宽为3.01mm；

（3）制备永磁同步电机：将复合转子安装到定子中，并安装端盖，锁定二者的相互位置；

（4）设定弱磁调速控制方式：采用MTPA即最大转矩电流比控制与MTPV即最大转矩电压比的电流轨迹，协同进行调速控制，基速下采用MTPA最大转矩电流比控制，其D轴、Q轴电流的给定根据MTPA算法得到；

（5）电机通电运行：复合转子与定子相互配合，MTPA与MTPV协同进行调速控制：使电机运转速度逐步增加，直到电压饱和进入弱磁控制，电流矢量运行在最大电流圆轨迹上；如弱磁进一步加深，则电流矢量由最大电流圆与MTPV曲线的交点处切换到MTPV曲线上，使电机根据实时的电压矢量和D轴电流实际值在MTPA、弱磁、MTPV三个运行区间平滑切换，避免深度弱磁控制中的电流调节器饱和失控、转矩振荡，使电机在全速段稳定运行；其中，使电机的转子与定子结构设计与调速控制方法相匹配，所述的永磁体只做辅助励磁，使得电机最终实现高效弱磁控制。

2.一种实施权利要求1所述调速控制方法的电动三轮车永磁同步电机，其特征在于，其包括设置于电机中心处的转子以及套设于转子外侧的定子；所述定子的定子槽数为60个，所述转子极数为10个；该转子包括一中空的转子铁芯和中心转轴，转子铁芯套设于中心转轴外侧；该转子铁芯上间隔均匀设置有10组用于插入永磁单体的永磁体槽组，各永磁体槽组均为开口朝向电机转子外侧方向的V型结构，同组永磁体槽组内插入有极性相同的永磁单体，邻组的永磁体槽组内所插入有极性相反的永磁单体；同组永磁体槽组中所插入的两个永磁单体的插入角度之间的夹角为140°；所述的电机转子及V型永磁体转子结构，将电机定子套设于电机转子外侧，在钕铁硼稀土永磁体用量减少的基础上，能够进一步减少电机噪声以及退磁；

所述转子，还包括设置于转子铁芯上的转子减重槽；该转子减重槽设置于中心转轴与永磁体槽组之间，其环绕转子铁芯的圆心、呈中心对称分布；

所述转子，其转子Q轴方向设有用来产生磁阻转矩的腹板，所述转子腹板的宽度7.4mm；磁桥宽度为所插入的永磁单体的端部与定子轭部内壁的距离，所述磁桥宽度为0.9mm；

所述定子的直径为140mm，转子的直径为98mm，该电机共包括20片截面积为3mm*9mm的N38H永磁单体呈NN、SS、NN、SS的排列顺序插入电机永磁体槽组中。