摘 要 随着环保意识在全球范围内的不断重视，促进了新能源汽车产业的快速发展，而这种类型汽车的核心技术主要有电池、电机以及整车控制这三大技术，尤其是电机与控制系统方面提出了更高的要求，所以针对新能源汽车永磁同步电机及控制系统的设计应用进行有效性分析，是具有重要意义的。
关键词 新能源汽车；永磁同步电机；控制系统设计；应用
引言
随着新能源汽车市场的快速发展，其规模不断获得扩大，在新能源汽车中采用的电机是永磁同步电机，这是极其专用的电机，在新能源汽车产销量不断增长的同时电机的产销量也随之增长。永磁同步型电机在使用的过程中具有极大的优势，比如动力性强、能耗低、体积小、能量密度高等等，促使该种类型的电机不断扩大了适用范围，但是由于汽车在实际运行的过程中，对于电机在稳定性、精准度等方面的要求不断提高，因此，对该电机在性能与控制这两个方面的设计标准提出了更高的要求。
1 新能源汽车永磁同步电机的结构设计
1.1 永磁同步电机关于定子结构的设计
（1）正确选择长径比。在实施永磁同步电机设计的时候，电机体积是随着电机的长径比增加而增大的，在这个过程中如果转子的体积不发生变化，那么转子在转动的过程中产生的惯量将会降低，所以电机采取增加用铜量，再加上合理的对电机长径比进行正确的选择，促使电机的功率密度获得有效提升。
（2）正确选择极对数。在进行永磁同步电机设计的时候，如果电机槽极比处于不变的状况，那么在电机极对数不断增加的过程中，永磁同步电机的定子铁芯轭部在铁的用量上将会逐渐减小，电机的体积也随之减小；而在永磁同步电机的极对数逐渐增加的过程中，电机电流频率的也随之增加，促使电机在铁的消耗量上获得增加，促使效率不断降低。所以通过正确选择电机极对数的方式，能够使电机功率的密度获得适当的增加[1]。
1.2 永磁同步电机关于转子的设计
（1）正确选择电机气隙的长度。永磁同步电机的功率因数与气隙的长度有着直接关系，气隙长度越小其因数越大，在这个过程中电机的效率与转矩密度随之增加，促使电机不断加宽了弱磁调速的范围，与此同时，也增加了振动与噪声的产生概率，但是如果气隙的长度过小，会使电机在运行的过程中同轴度难以获得保证，大大降低了可靠性，还提升了电机在装配方面的难度。所以，需要对电机的振动、噪声、气隙磁密、杂散损耗等方面实施综合性考虑，来进行电机气隙长度的选择。
（2）正确选择永磁体布局的方式。在进行永磁同步电机转子设计的时候，能够正确选择永磁体布局方式是非常重要的，在进行选择的过程中可以对电机的有限元仿真软件进行充分利用，来实现电机的设计与仿真，利用率最高的永磁体就是V型内置式结构的永磁体。
1.3 永磁同步电机的温升与振动
（1）永磁同步电机的温升。在进行永磁同步电机电磁设计的时候，应该能够从温升限值的实质角度出发，将永磁同步电机各个组成部分的几何尺寸进行确定，由于电机温升也是电机输出转矩过程中及其重要的因素。所以在实施永磁同步电机设计的时候，可以对ANSYS软件进行充分的利用，来进行电机温升的仿真工作，从而实现对于电机额定转速、空载转速定子的各个方面的有效性分析并得出温度分布的结论，进而实现电机各个部分的合理化设计[2]。
（2）永磁同步电机的振动与噪声。电机在转动过程中产生的磁通震荡极易产生噪声，由于永磁同步这种电动机的磁极质量极为集中，所以在运转时受到磁拉力、机械偏振力二者相互作用的影响下，使得电机的座体非常容易产生振动。所以在实施永磁同步电机设计的时候，需要对磁极系数、转子磁极形状等方面进行优化，以此来减少磁通的振荡以及振动电磁力。
2 永磁同步电机控制策略的研究
2.1 永磁同步电机控制器的控制策略
永磁同步电机的控制器硬件是由多个构件组成的，主要的构件包括驱动电路、控制电路、采样以及检测电路等，在电机控制器的驱动电路当中，绝缘栅双极型晶体管模块是其核心部件，控制电路的芯片以TC1797作为核心芯片，从而构成的矢量控制系统为全数字型，还使得系统增加了多种类型的故障检测与保护的功能[3]。
2.2 永磁同步電机系统动态性能的提高
为了能够使电机系统在动态性能方面获得提升，在实施电动机的控制器设计的时候，采用的主要算法是以空间矢量脉宽调制算法为主，这种算法不仅能够提升电压的利用率，还能够使电流的输出谐波以及转矩脉动大大减少，并且能够更加容易实现数字化。此外，还需要针对每个PWM周期来对部分PWM脉宽实施修正，改善由于死区效应引起的输出波形畸变现象，并减少误补偿的长期积累过程中，产生严重的影响。当恒力矩区处于基速以下的时候，可以采用MTPA控制这种算法，能够实现在0Hz的时候能够实现200%的零速转矩的有效提供[4]。
3 结束语
综上所述，在新能源汽车上使用的永磁同步电机，随着汽车行业的发展应用范围也随之快速增加，所以电机性能以及控制系统的优劣性都会影响汽车未来的实际应用，所以需要加强在这方面的研发力度。通过研究发现在实际设计的时候，需要能够对多种类型的电磁以及结构分析的方法进行充分的利用，来实现电机各个环节设计的优化，进而实现了永磁同步电机在轻量化、高速化以及高效化等方面的优化，促使控制系统的良好应用价值获得充分发挥。
参考文献
[1] 张子良.电动汽车永磁同步电机控制器的设计[D].合肥：安徽大学，2019.
[2] 王瑞男，闫荣妮.新能源汽车驱动永磁同步电机的设计[J].科学咨询（科技·管理），2018，（07）：6-7.
[3] 韩新江.新能源汽车永磁同步电机及控制系统的设计应用研究[J].时代汽车，2017，（14）：121-122.
[4] 吴琦.新能源汽车电机驱动控制系统的研究[D].锦州：辽宁工业大学，2017.
作者简介
徐嘉（1981-），安徽省含山县人；学历：本科，助理工程师想，现就职单位：奇瑞商用车（安徽）有限公司，研究方向：汽车电子。