【摘要】：隨著科技水平的快速發(fā)展,人們的生活得到了很大的改善,但人們周圍的空氣污染也越來越嚴(yán)重,霧霾天氣嚴(yán)重影響著人們的健康。隨著人們對健康的重視程度越來越大,人們越來越希望大氣污染能夠被有效控制還大家一個藍(lán)天白云。環(huán)境污染有一部分是來源于汽車的尾氣,而現(xiàn)在新出現(xiàn)的一種使用電能的新能源汽車很好的迎合了人們對健康環(huán)境的需求,新能源汽車因為是電力供能,沒有燃油車那樣的尾氣排放,如果新能源汽車能夠得到廣泛使用空氣中的有害顆粒就能夠被有效減少。對于新能源汽車來說,最重要的是它電機(jī)系統(tǒng)中的電機(jī)那部分。新能源汽車的電機(jī)工作方式和常規(guī)電機(jī)不同,常規(guī)的電機(jī)一般都是工作在額定點,而用在新能源汽車上的電機(jī)要有很大的工作范圍,在對新能源汽車電機(jī)進(jìn)行設(shè)計時要重點考慮電機(jī)的高效率區(qū)間、較寬的弱磁擴(kuò)速和功率密度大這些特性。論文對新能源汽車用永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)、弱磁擴(kuò)速性能、高效區(qū)、電磁設(shè)計和溫升損耗進(jìn)行分析,主要有下面的幾方面:首先,分析一下轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)。電機(jī)的性能好壞跟電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系,通過有限元法對四種不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)電機(jī)的氣隙磁密、交直軸電感、電磁轉(zhuǎn)矩、磁阻轉(zhuǎn)矩等性能進(jìn)行分析。分析不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)電機(jī)的弱磁擴(kuò)速能力和轉(zhuǎn)矩輸出能力,仿真不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)電機(jī)的效率云圖。通過綜合對比,得出不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)電機(jī)的特點,總結(jié)不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)電機(jī)所適用的新能源汽車類型,并選擇合適的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)以滿足所要設(shè)計電機(jī)的性能需求。其次,對電機(jī)進(jìn)行電磁設(shè)計,確定電機(jī)的主要尺寸,分析電機(jī)極數(shù)對電機(jī)氣隙磁密波形和轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響,確定適合所設(shè)計電機(jī)的極槽配合。分析了定子裂比對電機(jī)電密、電負(fù)荷和熱負(fù)荷等方面性能的影響。分析了氣隙長度對電機(jī)交直軸電感和磁阻轉(zhuǎn)矩等方面性能的影響。分析了永磁體尺寸對電機(jī)弱磁擴(kuò)速能力和轉(zhuǎn)矩輸出能力的影響。對極弧系數(shù)進(jìn)行了分析研究,確定了適合所設(shè)計電機(jī)的極弧系數(shù)。最后,對所設(shè)計電機(jī)的損耗及溫升進(jìn)行了研究。電機(jī)損耗直接影響著電機(jī)的發(fā)熱,電機(jī)的許多性能都受到電機(jī)溫升的影響,采用了有限元仿真分析的方法完成了電機(jī)定轉(zhuǎn)子損耗的分析計算,最終完成電機(jī)的溫升分析計算。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM351
【圖文】：

豐田汽車公司在 1997 年發(fā)布了它的第一款新能源汽車 Prius1997，這種款式汽車采用混合動力驅(qū)動，其中電驅(qū)動電機(jī)采用了永磁同步電動機(jī)，后面又先后更新了 3 種款式的汽車用永磁電機(jī)[11]。Prius 2003 的驅(qū)動電機(jī)采用“一”字型轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，這款驅(qū)動電機(jī)的功率只有 33kW，為了提高電機(jī)的性能 Prius 2004 不再使用原來的“一”字型轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)而是換成了“V”型轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的電機(jī)，這種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的電機(jī)最大力大為 400N·m，轉(zhuǎn)速高，可達(dá)到 6000rpm，功率密度為 1.11kW/kg[12]。Prius 2010 的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)在 2004 的款型上做了改進(jìn)，一個極中的兩個永磁體間多了一個加強(qiáng)筋，這樣可以提高轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)而提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，它可獲得 13500rpm 的轉(zhuǎn)速，功率密度也比之前的要好，達(dá)到了 1.6kW/kg，最大出力為 207N·m[13]。2015 推出的第四代 Prius對電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又進(jìn)行了改進(jìn)，這次采用了“V 一”型結(jié)構(gòu)，這種轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的電機(jī)可以獲得更大的轉(zhuǎn)速 17000r/min，電機(jī)的出力有所降低，最大出力為 163N·m，峰值功率為 53kW[14]，從 1997 年的第一款到 2005 的第四款的 Prius 新能源汽車電機(jī)采用的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)圖如圖 1.1 所示。

圖 1.2 轉(zhuǎn)子部分結(jié)構(gòu)Fig1.2 The partial structure of the rotor車公司采用永磁同步電機(jī)作為 Q5 的驅(qū)動電機(jī)，它這款電機(jī)的最大功率密度為 1.54kW/kg，最大出 40kW[15]：圖 1.3 奧迪 Q5 永磁驅(qū)動電機(jī)Fig.1.3 The ao di Q5 permanent magnet drive motor汽車用永磁電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

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