【摘要】：隨著能源短缺與環(huán)境污染問題的加劇,電動汽車逐漸受到越來越多的關(guān)注。輪轂驅(qū)動是電動汽車的先進(jìn)驅(qū)動方式,研制高轉(zhuǎn)矩密度、高效率的輪轂電機具有重要的意義�；诖吮尘�,本文研究了一種適用于電動汽車輪轂驅(qū)動的新型自減速永磁電機。它將磁齒輪與傳統(tǒng)高速內(nèi)轉(zhuǎn)子型永磁同步電機相結(jié)合,既具有磁齒輪免維護(hù)的優(yōu)點,又具有高速內(nèi)轉(zhuǎn)子型永磁同步電機體積小、重量輕的優(yōu)點,因此大大提高了轉(zhuǎn)矩密度,極具研究價值。本文首先簡要介紹了該種電機的工作原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),然后詳細(xì)分析了電機的磁場分布。在此基礎(chǔ)上,利用有限元法分析了該電機的特性,包括空載反電動勢、定位力矩、電感、穩(wěn)態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩、損耗及端部效應(yīng)等。分析結(jié)果既驗證了電機工作原理的正確性,也為后續(xù)的溫度場分析奠定了基礎(chǔ)。通過軟件參數(shù)化分析工具,基于表征電機輸出轉(zhuǎn)矩能力、轉(zhuǎn)矩密度、成本和效率的四個指標(biāo),具體分析了永磁體寬度、永磁體厚度、定子齒寬度、定子齒身長度、定子軛部厚度等五個電機重要結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機性能的影響。分析結(jié)果為之后的電機優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。針對傳統(tǒng)電機優(yōu)化方法的不足,提出將差分進(jìn)化算法用于電機優(yōu)化設(shè)計。構(gòu)建電機優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,介紹優(yōu)化流程,并將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果證實優(yōu)化結(jié)果符合輪轂電機高轉(zhuǎn)矩密度、高效率、低成本的要求,進(jìn)而驗證了將差分進(jìn)化算法用于電機設(shè)計的可靠性。輪轂電機集成度高,因此有必要進(jìn)行電機溫度場研究,以校核電機性能,保證電機運行可靠性。本文將溫度場與電磁場進(jìn)行耦合,通過迭代計算得到額定工況下的優(yōu)化電機和初始樣機的溫度場分布圖,驗證電機運行可靠性,從而證明了電機設(shè)計的合理性。在上述理論分析的基礎(chǔ)上,對一臺2 kW樣機進(jìn)行實驗,測試電機的電感、空載反電動勢、損耗和溫度場等,將實測值與仿真值對比,實驗結(jié)果驗證了理論分析計算的正確性。最后,對全文研究內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),并對后續(xù)研究工作進(jìn)行了展望。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72;TM351

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