V posledných rokoch sa použitie synchrónnych motorov s permanentnými magnetmi (PM) v elektrických vozidlách rapídne zvýšilo. Je to hlavne preto, že PMSM môžu dosahovať vyššie rýchlosti ako konvenčné AC indukčné motory. Vysokorýchlostná prevádzka PMSM však predstavuje viac výziev v oblasti elektromagnetického dizajnu, tepelného manažmentu a mechanickej štruktúry. Na zlepšenie účinnosti a hustoty výkonu PMSM bolo vyvinutých množstvo techník. Medzi ne patrí optimalizácia straty železného jadra, zlepšenie intenzity magnetickej indukcie a harmonických zložiek rôznych polôh v železnom jadre, zníženie spotreby medi prijatím toroidnej štruktúry vinutia a minimalizácia počtu závitov na koncovom vinutí.
Najdôležitejšou výzvou pri vývoji vysokorýchlostných PMSM je zníženie strát železného jadra rotora. Na tento účel boli navrhnuté rôzne opatrenia, ako je nastavenie šírky otvoru statorovej drážky, optimalizácia uloženia pólovej drážky, použitie šikmej drážky a magnetického klinu drážky [1]. Tieto metódy však môžu len oslabiť straty vírivými prúdmi v rotore, ale nedokážu ich úplne znížiť. Okrem toho vyžadujú zložité a drahé riadiace systémy.
Ďalšou dôležitou otázkou je zlepšenie stability PMSM pri vysokých rýchlostiach. Na tento účel je efektívnym riešením použitie bezkontaktných ložísk. Spomedzi nich sú najsľubnejšie vzduchové ložiská a magnetické levitačné ložiská. V porovnaní s guľôčkovými ložiskami môžu tieto bezkontaktné ložiská podopierať rotor pri oveľa nižšej hmotnosti a môžu pracovať pri vyšších rýchlostiach. Ich cena je však stále príliš vysoká.
Na ďalšie zníženie strát železa rotora PMSM je potrebné optimalizovať parametre inštalácie permanentných magnetov. To sa dá dosiahnuť aplikáciou novej metódy na analýzu a optimalizáciu rozloženia vírivých prúdov v magnetických obvodoch. Táto metóda využíva kombináciu modelu konečných prvkov a zjednodušeného fyzikálneho modelu. Výsledný model je vhodný na výpočet teplotného poľa dvojvrstvového HSPMM typu V za rôznych podmienok.
Na rozdiel od predchádzajúceho výskumu, ktorý sa zameriava na zmenu štruktúry rotora a statora alebo režimu chladenia na zníženie prevádzkovej teploty HSPMM, táto metóda nevyžaduje žiadne štrukturálne zmeny. Zameriava sa tiež na zníženie strát medi a železa úpravou inštalačných parametrov permanentných magnetov. Okrem toho boli výsledky tejto metódy overené porovnaním elektromagnetických modelov HSPMM s modelmi ETCM. Ako je znázornené na obr. 7, presnosť konvergencie medzi FEA a MEC je nad 0,95, čo znamená, že táto metóda môže ušetriť veľa času v procese elektromagnetického výpočtu HSPMM. Okrem toho bola konvergovaná presnosť overená aj experimentálnymi výsledkami testovacieho modelu. Tieto výsledky naznačujú, že metóda ETCM a metóda optimalizácie teplotného poľa navrhnutá v tomto dokumente sú spoľahlivé a účinné.
Výrobcovia magnetov z neodymového železa a bóru
