CN108923703A - 一种基于损耗调节的高效率区移动方法 - Google Patents

一种基于损耗调节的高效率区移动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于损耗调节的高效率区移动方法，具体包括：单独调节铜耗、单独调节永磁体涡流损耗和综合调节三种损耗的方法。这些方法能够实现高效率区的移动，提升电机的效率。这些方法适用于表贴式、表嵌式和内嵌式等各种形式的永磁电机，可用于将高效率区移动至给定驱动工况所对应的区域。永磁同步电机通过合理调节损耗，能够快速移动高效率区。损耗调节之后，有效地将高效率区与电动汽车驱动工况相结合，减少了能源浪费。

Description

一种基于损耗调节的高效率区移动方法
技术领域
本发明涉及到永磁同步电机的设计，特别是永磁同步电机高效率区的移动方法，属于电机制造的技术领域。
背景技术
现如今永磁电机已经得到了广泛的应用，从电动汽车到风力发电的众多领域，永磁电机都扮演着非常重要的角色。这主要得益于永磁电机的几个显著优点，包括高转矩密度、高功率密度以及高效率等。永磁电机采用了磁能积很高的永磁体代替了传统的励磁绕组，不仅消除了励磁绕组带来的负面影响，而且简化了电机的机械结构，使电机的运行可靠性得到提升，相应的机械损耗也得到了减小。
虽然永磁电机拥有一系列的优点，但在电动汽车驱动等应用场合仍然存在着一些不足之处。电动汽车的驱动工况与永磁电机高效率区的不匹配会造成能源的浪费、效率的降低。将永磁电机的高效率区移动至电动汽车给定驱动工况所对应的区域，使得电动汽车用永磁电机在高效率区运行，达到节约能源的目的。因此，研究永磁同步电机高效率区的移动方法具有非常高的实用价值。
目前，对于高效率区的移动方法，国内外已经出现了一些相关的研究，如优化永磁体的安装方式、优化电机轴向长度与绕组匝数之间的关系等方法。这些方法的不足之处在于，它们就是都是通过定性地降低损耗来达到电机的高效率区扩大的目的，并不能有效地移动永磁电机的高效率区。所以，如何从定量的角度来移动永磁电机的高效率区，是需要重点研究的方向。
发明内容
本发明的目的是，提出了一种基于损耗调节的高效率区移动方法。在对目标点在恒转矩区的位置进行判断的基础上，合理使用调节损耗的三种方法：单独调节铜耗、单独调节永磁体涡流损耗和综合调节铜耗、铁耗、永磁体涡流损耗，将将高效率区移动至电动汽车给定驱动工况所对应的区域，从而提高效率、节约能源。
本发明采用的技术方案是：移动永磁同步电机高效率区的方法，包括以下步骤：
步骤1，对目标电机的高效率区在恒转矩区所要满足的条件进行确定；
步骤2，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical，根据判断结果和Pvertical计算结果以确定是否需要对铜耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；
步骤3，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal，根据判断结果和PHorizontal计算结果以确定是否需要对铜耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；
步骤4，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的上方，根据判断结果以确定是否要计算Pvertical，根据Pvertical计算结果以确定是否需要对永磁体涡流损耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；
步骤5，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的左边，根据判断结果以确定是否要计算PHorizontal，根据PHorizontal计算结果以确定是否需要对永磁体涡流损耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；
步骤6，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical，根据判断结果和Pvertical计算结果以确定是否需要对三种损耗进行综合调节，最终仿真效率Map图；
步骤7，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal，根据判断结果和PHorizontal计算结果以确定是否需要对三种损耗进行综合调节，最终仿真效率Map图。
进一步，所述步骤1中的高效率区在恒转矩区所要满足的条件为：
PVertical＝Pcopp-(Piron+PPM)≈0
PHorizontal＝Pcopp-(Pc+PE+PPM)≈0
其中，Pcopp表示铜耗，Piron表示铁耗，PPM表示永磁体涡流损耗，Pc表示涡流铁耗，PE表示附加铁耗。当Pvertical>0时，该点效率大于上方点的效率；当Pvertical<0时，该点效率大于下方点的效率；当PHorizontal>0时，该点效率大于左边点的效率；当PHorizontal<0时，该点效率大于右边点的效率。若想将高效率区移动至目标区域，则要将目标区域的点的Pvertical和PHorizontal优化至接近0。
进一步，所述步骤2中，高效率区移动的实现过程为：
步骤2.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical；
步骤2.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical大于0，则对铜耗Pcopp进行调节，直到Pvertical不大于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向上移动至目标点；
步骤2.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical不大于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤2.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical距离0值较远，则对铜耗Pcopp进行调节，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点；
步骤2.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
进一步，所述步骤3中，高效率区移动的实现过程为：
步骤3.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal；
步骤3.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal小于0，则对铜耗Pcopp进行调节，直到PHorizontal不小于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤3.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal不小于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤3.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal距离0值较远，则对铜耗Pcopp进行调节，直到PHorizontal约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点；
步骤3.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
进一步，所述步骤4中，高效率区移动的实现过程为：
步骤4.1，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的上方；
步骤4.2，若高效率目标点位于恒转矩区高效率原有点的上方，则该方法失效；
步骤4.3，若高效率目标点不位于恒转矩区高效率原有点的上方，计算Pvertical；
步骤4.4，若Pvertical距离0值较远，则对永磁体进行径向或轴向分段，降低PPM，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向下移动至目标点；
步骤4.5，若Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
进一步，所述步骤5中，高效率区移动的实现过程为：
步骤5.1，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的左边；
步骤5.2，若高效率目标点位于恒转矩区高效率原有点的左边，则该方法失效；
步骤5.3，若高效率目标点不位于恒转矩区高效率原有点的左边，计算PHorizontal；
步骤5.4，若PHorizontal距离0值较远，则对永磁体进行径向或轴向分段，降低PPM，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤5.5，若PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
进一步，所述步骤6中，高效率区移动的实现过程为：
步骤6.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical；
步骤6.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical不大于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤6.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical大于0，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得Pvertical减小，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得Pvertical向0靠近，直到Pvertical不大于0，仿真效率Map图，将高效率区向上移动至目标点；
步骤6.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤6.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical距离0值较远，，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得Pvertical向0靠近，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得Pvertical向0靠近，直到Pvertical约等于0，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点。
进一步，所述步骤7中，高效率区移动的实现过程为：
步骤7.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal；
步骤7.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal不小于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤7.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal小于0，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得PHorizontal增大，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得PHorizontal向0靠近，直到PHorizontal不小于0，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤7.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤7.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal距离0值较远，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得PHorizontal向0靠近，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得PHorizontal向0靠近，直到Pvertical约等于0，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点。
本发明采用的有益效果是：
1.本发明中对单独调节铜耗使得高效率区移动至目标区域进行了分析，揭示了单独调节铜耗时的调节过程；
2.本发明中对单独调节永磁体涡流损耗使得高效率区移动至目标区域进行了分析，揭示了单独调节永磁体涡流损耗时的调节过程；
3.本发明中对综合调节铜耗、铁耗和永磁体涡流损耗使得高效率区移动至目标区域进行了分析，揭示了综合调节铜耗、铁耗和永磁体涡流损耗时的调节过程；
4.本发明提出了移动高效率区的具体损耗调节方法，为永磁电机的高效率区移动设计提供了理论指导，节省了大量仿真设计时间与精力。
附图说明
图1为本发明中单独调节铜耗使得高效率区移动至目标区域的调节流程，(a)为高效率区域向上方或下方移动至目标区域的调节流程，(b)为高效率区域向左边或右边移动至目标区域的调节流程；
图2为本发明中spoke内嵌式永磁同步电机实施例。
图3为本发明中spoke内嵌式永磁同步电机高效率区移动前的效率Map图。
图4为本发明中spoke内嵌式永磁同步电机高效率区移动后的效率Map图。
图5为本发明中单独调节永磁体涡流损耗使得高效率区移动至目标区域的调节流程，(a)为高效率区域向上方或下方移动至目标区域的调节流程，(b)为高效率区域向左边或右边移动至目标区域的调节流程；
图6为本发明中表贴式永磁同步电机实施例。
图7为本发明中表贴式永磁同步电机高效率区移动前的效率Map图。
图8为本发明中表贴式永磁同步电机的永磁体涡流损耗PPM和PHorizontal随永磁体径向分段角度θ变化的曲线图。
图9为本发明中表贴式永磁同步电机高效率区移动后的效率Map图。
图10为本发明中综合调节三种损耗使得高效率区移动至目标区域的调节流程，(a)为高效率区域向上方或下方移动至目标区域的调节流程，(b)为高效率区域向左边或右边移动至目标区域的调节流程；
图11为本发明中表贴式永磁同步电机高效率区移动前的效率Map图。
图12为本发明中表贴式永磁同步电机高效率区移动后的效率Map图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
步骤1，对目标电机的高效率区在恒转矩区所要满足的条件进行确定；所述步骤1中的高效率区在恒转矩区所要满足的条件为：
PVertical＝Pcopp-(Piron+PPM)≈0
PHorizontal＝Pcopp-(Pc+PE+PPM)≈0
当Pvertical>0时，该点效率大于上方点的效率；当Pvertical<0时，该点效率大于下方点的效率；当PHorizontal>0时，该点效率大于左边点的效率；当PHorizontal<0时，该点效率大于右边点的效率；若想将高效率区进行上移，则要调节损耗使得Pvertical减小；若想将高效率区进行下移，则要调节损耗使得Pvertical增大；若想将高效率区进行右移，则要调节损耗使得PHorizontal增大；若想将高效率区进行左移，则要调节损耗使得PHorizontal减小；若想将高效率区移动至目标区域，则要将目标区域的点的Pvertical和PHorizontal优化至接近0。
步骤2，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical，根据判断结果和Pvertical计算结果以确定是否需要对铜耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；其中PVertical＝Pcopp-(Piron+PPM)，Pcopp表示铜耗，Piron表示铁耗，PPM表示永磁体涡流损耗；所述步骤2的具体实现过程为：
步骤2.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical；
步骤2.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical大于0，则对铜耗Pcopp进行调节，直到Pvertical不大于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向上移动至目标点；
步骤2.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical不大于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤2.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical距离0值较远，则对铜耗Pcopp进行调节，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点；
步骤2.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
步骤3，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal，根据判断结果和PHorizontal计算结果以确定是否需要对铜耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；其中，PHorizontal＝Pcopp-(Pc+PE+PPM)，Pc表示涡流铁耗，PE表示附加铁耗；所述步骤3的具体实现过程为：
步骤3.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal；
步骤3.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal小于0，则对铜耗Pcopp进行调节，直到PHorizontal不小于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤3.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal不小于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤3.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal距离0值较远，则对铜耗Pcopp进行调节，直到PHorizontal约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点；
步骤3.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
步骤4，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的上方，根据判断结果以确定是否要计算Pvertical，根据Pvertical计算结果以确定是否需要对永磁体涡流损耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；所述步骤4的具体实现过程为：
步骤4.1，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的上方；
步骤4.2，若高效率目标点位于恒转矩区高效率原有点的上方，则该方法失效；
步骤4.3，若高效率目标点不位于恒转矩区高效率原有点的上方，计算Pvertical；
步骤4.4，若Pvertical距离0值较远，则对永磁体进行径向或轴向分段，降低PPM，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向下移动至目标点；
步骤4.5，若Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
步骤5，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的左边，根据判断结果以确定是否要计算PHorizontal，根据PHorizontal计算结果以确定是否需要对永磁体涡流损耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；所述步骤5的具体实现过程为：
步骤5.1，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的左边；
步骤5.2，若高效率目标点位于恒转矩区高效率原有点的左边，则该方法失效；
步骤5.3，若高效率目标点不位于恒转矩区高效率原有点的左边，计算PHorizontal；
步骤5.4，若PHorizontal距离0值较远，则对永磁体进行径向或轴向分段，降低PPM，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤5.5，若PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
步骤6，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical，根据判断结果和Pvertical计算结果以确定是否需要对三种损耗进行综合调节，最终仿真效率Map图；所述步骤6的具体实现过程为：
步骤6.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical；
步骤6.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical不大于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤6.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical大于0，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得Pvertical减小，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得Pvertical向0靠近，直到Pvertical不大于0，仿真效率Map图，将高效率区向上移动至目标点；
步骤6.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤6.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical距离0值较远，，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得Pvertical向0靠近，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得Pvertical向0靠近，直到Pvertical约等于0，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点。
步骤7，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal，根据判断结果和PHorizontal计算结果以确定是否需要对三种损耗进行综合调节，最终仿真效率Map图。所述步骤7的具体实现过程为：
步骤7.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal；
步骤7.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal不小于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤7.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal小于0，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得PHorizontal增大，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得PHorizontal向0靠近，直到PHorizontal不小于0，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤7.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤7.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal距离0值较远，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得PHorizontal向0靠近，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得PHorizontal向0靠近，直到Pvertical约等于0，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点。
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1是本发明中单独调节铜耗实现高效率区移动的调节流程。
如图2所示，spoke型内嵌式永磁电机包括外转子1和内定子2；所述外转子1包括转子铁心3和18个永磁磁极4；所述内定子包括20个定子齿5和绕制在其上的电枢绕组6。
以spoke型内嵌式永磁电机为例，对本发明的铜耗单独调节方法进行验证：
图3是本发明中spoke型内嵌式永磁电机高效率区移动前的效率Map图，从图中可见，A点为高效率目标点，A点的Pcopp、Piron和PPM分别为45.3W、194.6W和5.9W，Pc+PE为121.5W，对应的Pvertical和PHorizontal分别为-155.2W和-82.1W。A点位于恒转矩区的最上方，Pvertical为负值，满足图1中的Pvertical≤0，因此不需要进行铜耗的调节；A点不位于恒转矩区的最右边，Pvertical为负值且距离0值较远，因此需要调节铜耗使得PHorizontal向0值靠近。由于调节前PHorizontal为-82.1W，是铜耗的1.81倍，因而可以将电流升高到原来的2.18倍，使得铜耗变为原来的2.81倍，从而将PHorizontal调节至0W左右。在调节前，电机电流峰值为14.14A、每槽匝数27匝。考虑到匝数必须为整数，故将电流峰值和每槽匝数分别调整为42.42A和9匝，调整后，铜耗变为135.9W，对应的Pvertical和PHorizontal分别变为-64.6W和8.5W。
如图4所示为铜耗单独调节之后的效率Map图。铜耗单独调节后，A点的Pvertical和PHorizontal分别变为-64.6W和8.5W，Pvertical≤0，PHorizontal接近于0，因此高效率区移动到A点所在区域。
图5是本发明中单独调节永磁体涡流损耗实现高效率区移动的调节流程。
如图6所示，表贴式永磁电机包括外转子1和内定子2；所述外转子1包括转子铁心3和10个永磁磁极4；所述内定子包括12个定子齿5和绕制在其上的电枢绕组6。
以表贴式永磁电机为例，对本发明的永磁体涡流损耗单独调节方法进行验证：
图7是本发明中表贴式永磁电机高效率区移动前的效率Map图，从图中可见，B点为高效率原有点，C点为高效率目标点，C点的Pcopp、Piron和PPM分别为46.2W、47.1W和79.0W，Pc+PE为18.4W，对应的Pvertical和PHorizontal分别为-79.9W和-51.2W。C点不位于原有点的上方，Pvertical小于0且距离0值较远，不满足图5中的Pvertical≈0，因此对永磁体进行适当的径向或轴向分段减小PPM直到Pvertical约等于0；C点不位于原有点的左边，PHorizontal小于0且距离0值较远，不满足图5中的PHorizontal≈0，因此对永磁体进行适当的径向或轴向分段减小PPM直到PHorizontal约等于0。由于C点位于B点的正右边，因此不必考虑Pvertical的调节，只需要考虑PHorizontal的调节。
图8是永磁体涡流损耗PPM和PHorizontal随永磁体径向分段角度θ的变化趋势，当θ为23.4°时PPM达到最小值32.5W，此时PHorizontal也最接近于0(为-4.7W)，并且此时Pvertical不大于0(Pvertical＝Pcopp-Piron-PPM＝46.2-47.1-32.5<0)，因此径向分段角度θ就取为23.4°。
如图9所示为永磁体涡流损耗单独调节之后的效率Map图。永磁体涡流损耗单独调节后，C点的Pvertical和PHorizontal分别变为-33.4W和-4.7W，PHorizontal接近于0，因此高效率区移动到C点所在区域。
图10是本发明中综合调节铜耗、铁耗和永磁体涡流损耗三种损耗实现高效率区移动的调节流程。
以表贴式永磁电机为例，对本发明的三种损耗综合调节方法进行验证：
图11是本发明中表贴式永磁电机高效率区移动前的效率Map图，从图中可见，D点为高效率原有点，E点为高效率目标点，E点的Pcopp、Piron和PPM分别为24.3W、71.2W和121.2W，Pc+PE为33.6W，对应的Pvertical和PHorizontal分别为-168.1W和-130.5W。E点不位于恒转矩区最上方，Pvertical小于0且距离0值较远，不满足图10中的Pvertical≈0，因此需要减小Piron和PPM使得Pvertical向0靠近。E点不位于恒转矩区最右边，PHorizontal小于0且距离0值较远，不满足图10中的PHorizontal≈0，因此需要减小Piron和PPM使得Pvertical向0靠近。将永磁体极弧系数从1降低到0.6，为维持最大转矩不变，仿真得到电流幅值需要从20.2A增加为22.1A，从而Pcopp增加为29.1W，Piron、Pc+PE和PPM降低为58.9W、25.5W和19.5W，计算得到Pvertical和PHorizontal分别为-49.3W和-15.9W，比极弧系数为1时要接近于0很多。为了使Pvertical和PHorizontal更接近于0，可以通过调节Pcopp实现，将电流增大为32.4A，每槽匝数从44减小为30以保持安匝数NI不变，从而Pcopp变为38.5W，Pvertical和PHorizontal变为-39.9W和-6.5W。
如图12所示为三种损耗综合调节之后的效率Map图。三种损耗综合调节后，E点的Pvertical和PHorizontal分别变为-39.9W和-6.5W，两者均比调节前更加接近于0，因此高效率区移动到E点所在区域。
综上，本发明公开了永磁同步电机高效率区移动的方法，通过判断高效率目标点在恒转矩区所处的位置或与高效率原有点的位置关系，使用三种基于损耗调节的方法对高效率区进行移动，以便使得高效率区移动至电动汽车给定驱动工况所对应的区域，最大化利用效率，节约能源。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于损耗调节的高效率区移动方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对目标电机的高效率区在恒转矩区所要满足的条件进行确定；
步骤2，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical，根据判断结果和Pvertical计算结果以确定是否需要对铜耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；其中PVertical＝Pcopp-(Piron+PPM)，Pcopp表示铜耗，Piron表示铁耗，PPM表示永磁体涡流损耗；
步骤3，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal，根据判断结果和PHorizontal计算结果以确定是否需要对铜耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；其中，PHorizontal＝Pcopp-(Pc+PE+PPM)，Pc表示涡流铁耗，PE表示附加铁耗；
步骤4，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的上方，根据判断结果以确定是否要计算Pvertical，根据Pvertical计算结果以确定是否需要对永磁体涡流损耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；
步骤5，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的左边，根据判断结果以确定是否要计算PHorizontal，根据PHorizontal计算结果以确定是否需要对永磁体涡流损耗进行单独调节，最终仿真效率Map图；
步骤6，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical，根据判断结果和Pvertical计算结果以确定是否需要对三种损耗进行综合调节，最终仿真效率Map图；
步骤7，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal，根据判断结果和PHorizontal计算结果以确定是否需要对三种损耗进行综合调节，最终仿真效率Map图。
2.根据权利要求1所述的一种基于损耗调节的高效率区移动方法，其特征在于：所述步骤1中的高效率区在恒转矩区所要满足的条件为：
PVertical＝Pcopp-(Piron+PPM)≈0
PHorizontal＝Pcopp-(Pc+PE+PPM)≈0
当Pvertical>0时，该点效率大于上方点的效率；当Pvertical<0时，该点效率大于下方点的效率；当PHorizontal>0时，该点效率大于左边点的效率；当PHorizontal<0时，该点效率大于右边点的效率；若想将高效率区进行上移，则要调节损耗使得Pvertical减小；若想将高效率区进行下移，则要调节损耗使得Pvertical增大；若想将高效率区进行右移，则要调节损耗使得PHorizontal增大；若想将高效率区进行左移，则要调节损耗使得PHorizontal减小；若想将高效率区移动至目标区域，则要将目标区域的点的Pvertical和PHorizontal优化至接近0。
3.根据权利要求1所述的一种基于损耗调节的高效率区移动方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现过程为：
步骤2.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical；
步骤2.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical大于0，则对铜耗Pcopp进行调节，直到Pvertical不大于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向上移动至目标点；
步骤2.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical不大于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤2.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical距离0值较远，则对铜耗Pcopp进行调节，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点；
步骤2.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
4.根据权利要求1所述的一种基于损耗调节的高效率区移动方法，其特征在于：所述步骤3的具体实现过程为：
步骤3.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal；
步骤3.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal小于0，则对铜耗Pcopp进行调节，直到PHorizontal不小于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤3.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal不小于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤3.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal距离0值较远，则对铜耗Pcopp进行调节，直到PHorizontal约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点；
步骤3.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
5.根据权利要求1所述的一种基于损耗调节的高效率区移动方法，其特征在于：所述步骤4的具体实现过程为：
步骤4.1，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的上方；
步骤4.2，若高效率目标点位于恒转矩区高效率原有点的上方，则该方法失效；
步骤4.3，若高效率目标点不位于恒转矩区高效率原有点的上方，计算Pvertical；
步骤4.4，若Pvertical距离0值较远，则对永磁体进行径向或轴向分段，降低PPM，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向下移动至目标点；
步骤4.5，若Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
6.根据权利要求1所述的一种基于损耗调节的高效率区移动方法，其特征在于：所述步骤5的具体实现过程为：
步骤5.1，判断高效率目标点是否位于高效率原有点的左边；
步骤5.2，若高效率目标点位于恒转矩区高效率原有点的左边，则该方法失效；
步骤5.3，若高效率目标点不位于恒转矩区高效率原有点的左边，计算PHorizontal；
步骤5.4，若PHorizontal距离0值较远，则对永磁体进行径向或轴向分段，降低PPM，直到Pvertical约等于0为止，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤5.5，若PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点。
7.根据权利要求1所述的一种基于损耗调节的高效率区移动方法，其特征在于：所述步骤6的具体实现过程为：
步骤6.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最上方，计算Pvertical；
步骤6.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical不大于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤6.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最上方，Pvertical大于0，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得Pvertical减小，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得Pvertical向0靠近，直到Pvertical不大于0，仿真效率Map图，将高效率区向上移动至目标点；
步骤6.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤6.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最上方，Pvertical距离0值较远，，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得Pvertical向0靠近，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得Pvertical向0靠近，直到Pvertical约等于0，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点。
8.根据权利要求1所述的一种基于损耗调节的高效率区移动方法，其特征在于：所述步骤7的具体实现过程为：
步骤7.1，判断高效率目标点是否位于恒转矩区的最右边，计算PHorizontal；
步骤7.2，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal不小于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤7.3，若高效率目标点位于恒转矩区的最右边，PHorizontal小于0，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得PHorizontal增大，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得PHorizontal向0靠近，直到PHorizontal不小于0，仿真效率Map图，将高效率区向右移动至目标点；
步骤7.4，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal约等于0，则仿真效率Map图，高效率区已经位于目标点；
步骤7.5，若高效率目标点不位于恒转矩区的最右边，PHorizontal距离0值较远，判断是否可以通过调节Piron、PPM使得PHorizontal向0靠近，若可以则先调节Piron、PPM再调节Pcopp，若不可以则直接调节Pcopp使得PHorizontal向0靠近，直到Pvertical约等于0，仿真效率Map图，将高效率区移动至目标点。
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