隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，對高性能驅(qū)動電機的需求日益增長，這些電機需要具備高效率、高扭矩和高可靠性。新能源汽車驅(qū)動電機的定子鐵心通常由0.20mm至0.35mm的硅鋼片通過疊壓和焊接成型。在某些電機設(shè)計方案中，為了加強鐵心的強度或其他工程需要，會設(shè)計出不同數(shù)量和尺寸形狀的焊槽。 這些焊槽勢必在三相感應(yīng)電勢的平衡度方面造成影響，這可能會影響電機的磁通分布、電磁性能和整體效率。盡管已有文獻分析了定子焊槽對永磁電機性能的影響，并提出了優(yōu)化建議，但在實際工程應(yīng)用中焊縫槽的設(shè)計存在差異，因此有必要進一步研究焊縫槽的數(shù)量和尺寸對永磁同步電機性能的具體影響。 首鋼智新李廣林等研究人員通過仿真分析和實驗驗證，分析了焊縫槽的設(shè)計對電機性能的具體影響，并提出了優(yōu)化建議。他們針對新能源汽車用6極54槽永磁同步電機，首先通過仿真分析了焊槽尺寸形狀、焊槽位置和焊槽數(shù)量對于電機三相感應(yīng)電勢不平衡度的影響。在此基礎(chǔ)上，進一步仿真分析了在不同定子槽數(shù)和電機極數(shù)下，電機三相感應(yīng)電勢不平衡度的變化規(guī)律。研究中設(shè)計了兩種不同形狀和尺寸的焊縫槽，分別為DeepenedW型和TinyW型，用于氬弧焊接。仿真結(jié)果顯示，兩種焊縫槽的反電勢波形基本相同，但具有DeepenedW型焊縫槽的電機模型的鐵心損耗稍偏大，且轉(zhuǎn)矩脈動也稍偏大。

圖 1 兩種焊縫槽空載下的定子磁通密度 帶載性能對比分析表明，DeepenedW模型的三相感應(yīng)電動勢波形畸變程度較大，且隨著加載的增加而增大。此外，焊槽的寬度和深度均對三相感應(yīng)電動勢的不平衡度產(chǎn)生影響，且隨著焊槽寬度或深度的減小，三相感應(yīng)電動勢的不平衡度逐漸減小。研究還發(fā)現(xiàn)，從減小三相感應(yīng)電勢不平衡的角度出發(fā)，定子焊槽的數(shù)量不適宜選用極數(shù)的整數(shù)倍。最后，研究者制作了具有不同焊縫槽數(shù)量和類型的樣機，并在新能源汽車驅(qū)動電機專用臺架上進行了實驗測試，實驗結(jié)果與仿真分析一致，進一步驗證了仿真分析的準確性。

圖 2 兩模型100%負載時的定子磁密云圖 通過研究人員的仿真分析和實驗驗證得出了以下結(jié)論，可以為新能源汽車用永磁同步電機的定子鐵心焊縫設(shè)計提供重要的參考依據(jù)，有助于優(yōu)化電機設(shè)計，提高電機的性能和效率。 1.對于6極54槽新能源汽車用永磁同步電機，焊槽的寬度和深度均會影響電機的三相感應(yīng)電勢的不平衡度，且寬度或深度越大，電機的三相感應(yīng)電勢的不平衡度越大。 2.從減小三相感應(yīng)電勢不平衡的角度出發(fā)，定子焊槽的數(shù)量不適宜選用極數(shù)的整數(shù)倍，這是因為選用極數(shù)的整數(shù)倍會導(dǎo)致三相感應(yīng)電動勢偏差值相對較大。 3.電機的三相電壓和電流的平衡度會影響電機的扭矩輸出和運行效率，不平衡度越小越有利于提升電機的輸出扭矩和運行效率。 因此，優(yōu)化焊縫槽的設(shè)計對于提高永磁同步電機的性能至關(guān)重要。