电动汽车用非稀土类磁场增强型宽调速永磁电机及其驱动控制技术研究

In recent years, as one of the important strategic resouces, the increasing price and shortage of the rare-earth material have become one of negative factors to the rapid development of new energy vehicles. In this project, by incorporating the theory of flux intensifying and flux controllable motor into the non-rare earth permanent magnet motor, a new flux-intensifying non-rare-earth permanent magnet motor and drive system are proposed for electric vehicles (EVs), where the advantages of high power density, high efficiency and wide speed range can be obtained. Basic operation principle, mathematical modeling and simulation as well as multi-objective optimization design method will be investigated in details. The multi-mode driving strategies will be investigated under different operation conditions. Moreover, multi-objective optimization theoretical model and the optimal control strategies will be studied to obtain the high efficiency of the whole drive system. The project will explore the alternative motor type for EVs and alleviate the crisis of rare-earth material to the development of the EVs, which can also lay a theoretical foundation and provide experimental results for the applications in EVs.

近年来，稀土永磁等战略资源供应源不稳定、价格持续攀升已成为制约稀土永磁电机及电动汽车等新能源汽车快速发展的不利因素之一。本项目将"磁场增强"、"可控磁通"等电机设计理论融入非稀土类永磁电机，提出一类电动汽车用新型非稀土类磁场增强型宽调速永磁电机。该电机及系统，克服了现有稀土永磁电机价格较高的不足，同时具有"高功率密度、"高效率"、"宽调速范围"等优点。本项目旨在研究该类具有新型拓扑结构电机的基本工作原理和设计理论；归纳出该类电机数学建模和仿真、多目标电机设计与优化的一般方法；提出复杂运行工况下该类电机多模式驱动控制策略及其动力系统高效运行理论。本项目的研究，将为非稀土类永磁电机及系统在电动汽车中的应用提供理论基础和技术支持，同时也将为缓解稀土永磁危机对电动汽车发展的不利影响，探索实现电动汽车高效驱动的不同电机类型，促进电动汽车的长期稳定发展，提供有益的帮助。

近年来，稀土永磁等战略资源供应源不稳定、价格持续攀升已成为制约稀土永磁电机在电动汽车等应用场合下快速发展的不利因素之一。本项目将“磁场增强”、“可控磁通”等电机设计理论融入少稀土类永磁电机的设计之中，提出了“单一励磁源”少稀土磁场增强型电机及“多励磁源”非稀土永磁电机。该研究的电机及系统，克服了现有稀土永磁电机价格较高的不足，在充分考虑各个设计目标之间存在的相互影响、相互制约的基础上，通过研究电机多性能目标综合优化策略及电机多运行模式综合优化策略，来实现永磁电机从“少稀土”永磁到“非稀土”永磁的设计演变，并且具备高功率密度、高效率、宽调速运行范围等性能特点。本项目的研究，归纳出了该类电机数学建模和仿真、多目标电机设计与优化的一般方法；提出了复杂运行工况下该类电机多模式驱动控制策略及其动力系统高效运行理论。项目的顺利开展和研究成效将为少或非稀土类永磁电机及系统在电动汽车中的应用提供理论基础和技术支持，同时也将为缓解稀土永磁危机对电动汽车发展的不利影响，探索实现电动汽车高效驱动的不同电机类型，促进电动汽车的长期稳定发展，提供有益的帮助。