[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

说明书

本发明公开了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；2）制备定子；3）制备永磁同步电机；4）设定弱磁调速控制方式：采用MTPA与MTPV的电流轨迹协同进行调速控制；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，使电机在MTPA、弱磁、MTPV三个运行区间平滑切换，使电机在全速段稳定运行。本发明该公开了实施该方法的电动三轮车永磁同步电机。本发明通过对电机结构与调控方法的同步改进，降低电动三轮车驱动电机的综合成本，促进电动三轮车的进一步推广、普及。

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，具体涉及电动三轮车永磁同步电机的调速控制方法及电机。

背景技术

目前，各类电动三轮车因其具有高效节能、清洁环保、驾驶方便、购置与使用整体成本较低等特点，得到了迅速的发展。现有的农用电动三轮车驱动电机为了实现高功率密度、高效率等特点，多数采用了含有钕铁硼稀土永磁体的直流无刷电机。但稀土是一种不可再生资源，价格较为昂贵，并且稀土价格的波动也较大，导致电动三轮车驱动电机的生产成本无法进一步降低，而这制约了各类电动三轮车的进一步普及。

同时，由于永磁同步电机具有非线性和多变量等特点，其调速控制难度大，控制算法复杂，传统弱磁控制的负id补偿法、查表法、梯度下降法、电流角度法、单电流调节器法等矢量控制方法，往往不能满足要求；但是，一些更为先进的控制方法如自适应观测器、模型参考自适应、高频信号注入法及模糊控制、遗传算法等智能控制方法等已经开始在永磁同步电机调速系统中得到应用，但是此类控制方法往往需要额外增加大量的传感、运算、控制单元，大幅提高了制造成本和运行维护的复杂程度。为此，需要探索适用而且高效、低成本的调速控制方法。

现有的电动三轮车驱动电机转子，一般采用燕尾槽表贴形式将钕铁硼稀土永磁体安装在电机转子表面，转子机械结构不够坚固，容易出现磁钢脱落造成返修。D轴与Q轴凸极比接近0，很难进行弱磁控制。导致转速范围窄、转矩功率密度一般、80%以上效率平台窄、钕铁硼稀土永磁体多，生产成本较高；另外，目前传统的开关磁阻电机，其磁阻是根据走最短距离的原理开展的，开关磁阻电机本身具有低速转矩大，转速范围宽的特性，但传统的开关磁阻电机的弊端也很多，例如高转矩脉动致使电机噪音大、功率密度低、配套的驱动控制器内部功率拓卜结构使用不对称半桥，不对称半桥所需半导体功率开关数量多，不对称半桥还需半导体续流二极管，半导体续流二极管压降大，损耗的功率也很大。

因此，现有的电机定子、转子结构，与其调速控制方法之间存在匹配性不好、功耗高，并不能够满足高效弱磁控制的控制需求，不能使电机实现全速段稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电动三轮车永磁同步电机的调速控制方法及电机法，以解决（1）现有电动三轮车永磁同步电机适用稀土材料较多；（2）电机的转子与定子结构设计与调速控制方法不匹配；（3）现有控制方法不能实现电机全速段稳定运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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；

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°；

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；