【摘要】：近年來,隨著環(huán)境污染的日益加劇以及能源緊缺帶來的壓力,傳統(tǒng)汽車因為其燃油消耗及尾氣排放受到了越來越多的質(zhì)疑。各種驅(qū)動形式的電動汽車因其節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)勢發(fā)展迅速,在此之中輪轂電機驅(qū)動的電動汽車受到了廣泛的關(guān)注與研究。輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)將變速器、差速器、電機等集成于車輪內(nèi),并省去了傳動裝置等,在底盤布置方面具有巨大的優(yōu)勢,提高了傳動效率。但同時也存在一定的缺點,將各個部件集成于車輪的空間內(nèi),使得非簧載質(zhì)量增加,影響了汽車的平順性等汽車動力學(xué)特性。輪轂驅(qū)動系統(tǒng)中輪轂電機重量較大,對于輪轂電機的輕量化會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變化,從而影響電機的電磁及溫度特性。故基于電磁場及溫度場對輪轂電機進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有著重要意義。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)基于電磁場的輪轂電機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。建立輪轂電機的模型,對其進(jìn)行了電磁場的分析,并將得出結(jié)果與已有數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,驗證所建有限元模型的正確性;隨后以體積最小化為優(yōu)化目標(biāo),建立電磁場邊界條件下的拓?fù)鋬?yōu)化模型,對輪轂電機不同部分進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,并對優(yōu)化前后的電磁場計算結(jié)果進(jìn)行對比分析。(2)基于溫度場的輪轂電機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。建立輪轂電機溫度場分析模型,基于第二章電磁場損耗計算的基礎(chǔ)上,對輪轂電機溫度場結(jié)果進(jìn)行分析;在對溫度場分布進(jìn)行深入了解的基礎(chǔ)上,以輪轂電機體積最小為優(yōu)化設(shè)計目標(biāo),以溫度分布為邊界條件,對輪轂電機各個部分進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計,并通過優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)的溫度場計算結(jié)果對比分析,對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗證。(3)電磁場-溫度場耦合方法研究及特性分析。對電磁場及溫度場的之間的耦合因素及對兩場的影響趨勢進(jìn)行分析。根據(jù)分析結(jié)果,忽略弱耦合影響因素,建立電磁場-溫度場耦合分析模型;在此基礎(chǔ)上,分別基于輪轂電機電磁場-溫度場單向耦合及雙向耦合求解方法,進(jìn)行多場耦合計算求解,并將結(jié)果進(jìn)行對比分析,證實多場耦合分析的精確性的同時,為后續(xù)多場耦合作用下輪轂電機的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。(4)電磁場-溫度場耦合作用下的輪轂電機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。以體積最小化為優(yōu)化設(shè)計目標(biāo),同時考慮電磁場及溫度場的邊界條件,建立對不同優(yōu)化設(shè)計域下的拓?fù)鋬?yōu)化模型,并基于上述建立的多場耦合分析模型,對輪轂電機進(jìn)行多場耦合作用下的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計,通過優(yōu)化前后多場耦合計算結(jié)果的對比分析,對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗證。
【圖文】：

[2-4]。圖1.1 三菱MIEVFig. 1.1 MIEV of Mitsubishi同樣是在 2005 年，美國通用公司在北美國際車展也展出了四輪輪轂電機的電動汽車Sequel，其中包括了對四輪輪轂電機的轉(zhuǎn)矩控制以及再生制動功能。瑞典沃爾沃開發(fā)了在車輪中集成驅(qū)動、制動、懸架及轉(zhuǎn)向的輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)，并且研發(fā)了四輪獨立的控制技術(shù)以提高乘坐舒適性、操作穩(wěn)定性等[5]。近年來，舍弗勒集團(tuán)對輪轂電機有所開發(fā)，，2009 年的產(chǎn)品 E-Wheel Drive Alpha ，16 寸 530Nm，2011 年開發(fā)有 E-Wheel Drive Beta，16 寸 700Nm

圖1.2 E-WheelDrive 輪轂電機爆炸圖Fig. 1.2 Explosive view of E-Wheel Drive圖1.3 E-WheelDrive 輪轂電機剖面圖Fig. 1.3 Cross-section of E-Wheel Drive
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM30;U469.72

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本文編號：2709049