大功率永磁伺服驅動電機檢視原始碼討論檢視歷史

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大功率永磁伺服驅動電機國務院頒布的《中國製造2025》明確指出：大力發展新能源汽車為國家重大戰略部署。大力發展自主研製新能源汽車，實現汽車強國之路，是我國「十三五「規劃重點內容。電機驅動系統作為新能源汽車的關鍵核心部件，掌握其性能參數至關重要。本項目針對新能源汽車領域開展大功率永磁伺服驅動電機及其控制器系列產品進行研發，產品不僅具有永磁電機高效節能、運行可靠、體積小、重量輕、外形和尺寸靈活多樣化等特點，還具有功率密度大、效率高，防護等級可達IP66及以上特點。

項目主要解決的關鍵技術包括

1、伺服電機磁路設計技術

採取有效減小反電動勢的諧波以及紋波轉矩的新磁路設計技術，轉子結構採用V形永磁體結構，通過對轉子主要參數的優化來實現紋波轉矩最小化，通過仿真軟件優化設計，採用逼近式不均勻氣隙極弧計算，最大限度降低諧波含量，並採用ANSOFT軟件進行仿真分析對比，選擇合理的極弧係數，使得保證轉矩達到要求的同時，齒槽轉矩也達到最小，最終達到最優化設計的目的。

2、強冷卻系統優化設計技術

為了提高功率密度，採用了水冷結構，將電機殼中的環形流道，採用金屬管材卷繞成環形流道，輔助以鑄造模具，通過鑄造的方式，將金屬管材流道直接鑄在電機殼中，從而實現不需要金加工機殼內套、外套，不需要焊接工序，而直接將帶環形流道的電機外殼鑄成一個整體。

3、伺服電機製造工藝優化設計技術

將電機殼中的環形流道，採用金屬管材卷繞成環形流道，輔助以鑄造模具，通過鑄造的方式，將金屬管材流道直接鑄在電機殼中，從而實現不需要金加工機殼內套、外套，不需要焊接工序，而直接將帶環形流道的電機外殼鑄成一個整體。不需要焊接，節省了金加工和焊接時間，節省了切屑加工造成的材料浪費，大大提高了單個產品的工效，同時不需要焊接，提高了產品的可靠性。

4、控制器硬件

研究過程應遵循高效、高可靠性、長壽命的設計標準。

5、高性能的電機控制算法

對控制器的時序、算法、通用性都進行針對性的設計。轉矩、轉速等參數的動穩態性能是控制器的關鍵技術指標，採用矢量控制技術或磁場定向技術，以及電壓矢量調製技術，達到高控制精度、快速動態響應、較大的起動轉矩和較寬的調速範圍。

6、多功能軟件設計技術

控制器軟件的功能是電機高效、可靠運行的前提。針對實際的汽車運行中，電機處於不同的運行狀態如快速起停、加減速、空載負載等工況，這要求控制器能自由切換和運行功能，其核心要求轉矩、轉速的控制性能達到穩、准、快。另外，電機的可靠性運行離不開控制器的欠壓、過壓、過流、過載等故障保護、報警以及自恢復功能。

7、高效節能控制技術

控制器的能量再生功能可實現電機制動時能量回饋電源系統如進行電池充電儲能，避免能量浪費，同時也避免了傳統制動方式帶來的熱損耗，間接達到綠色環保的目的。

產品達到主要技術指標為

a)15kW電機本體的主要技術指標為： ① 額定功率 15kW; ② 最大轉矩155 N·m; ③ 防護等級 IP67; ④ 電機效率 95%;⑤ 額定轉速 3000 rpm;⑥ 最高轉速7200rpm;

b)37kW電機本體的主要技術指標為：① 額定功率 37kW;② 最大轉矩 382 N·m;③ 防護等級 IP 67;④ 電機效率 95 %; ⑤ 額定轉速 2800 rpm;⑥ 最高轉速 10000 rpm;

c)控制器主要技術指標： ① 額定條件驅動器效率≥96%;② 調速控制範圍1：1000; ③速度控制精度±0.1%;④ 轉矩相應時間小於10ms;⑤ 轉矩控制精度±5%;⑥ 散熱方式：水冷;⑦ IP防護等級IP66。

創新點包括：

1、利用磁路有效減小反電動勢的諧波以及紋波轉矩；

2、採用水冷卻結構，提高功率密度，利用強化冷卻技術，提高散熱強度；

3、磁路設計採用新型的插入式V、U磁鋼結構，有效提高伺服電機轉矩，增加調速範圍，轉子外表面帶有極弧設計，降低轉動慣量，提高動態性能；

4、高性能控制算法設計技術：高可靠性的控制器時序控制；高性能矢量控制或磁場定向控制算法；適應多種類型電機的控制算法；

5、多功能軟件設計技術：具備電機參數識別及自整定功能，以獲得電機的最佳控制性能；具備多種工作狀態運行和自動切換功能，保證汽車可靠行駛；

6、高效節能控制技術：可控制行駛過程中能量的雙向流動，在制動和滑行過程中自動回饋能量，從而提高電動汽車的續航能力;

7、高可靠性的電動汽車級專用電機控制器：控制器硬件的選型和設計完全採用汽車專用器件，通過優化設計，保證電磁兼容，保證電動汽車行駛在極端惡劣環境下電機驅動器的高可靠性。

產品在福建省亞南電機進行應用推廣，自2016年6月截止至今，通過該項目已形成年產2萬台伺服電機成套設備的生產能力，並實現新增產值1500萬元，新增利潤165萬元，新增稅金90萬元，新增就業人數15人。此外，項目的市場化推廣，有助於福建省整體電機設計、製造水平的實現跨越式提升，幫助相關企業完成傳統技術的轉型升級，具有良好的社會和經濟效益。