本文關(guān)鍵詞：電動汽車驅(qū)動電機(jī)性能優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：當(dāng)今世界,汽車在人們出行中充當(dāng)越來越重要的角色。然而,隨著汽車的大量使用所帶來的能源消耗、環(huán)境污染等一系列問題的突出,傳統(tǒng)的汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展正面臨著挑戰(zhàn)。如今,節(jié)能環(huán)保的出行工具正越來越受到關(guān)注,而電動汽車憑借著零排放、低噪聲,轉(zhuǎn)矩控制能力好等諸多優(yōu)點無疑成為上述問題的最佳解決途徑,得到了越來越快的發(fā)展。驅(qū)動電機(jī)性能的好壞決定著電動汽車整體性能,因此設(shè)計一款滿足高效行駛的驅(qū)動電機(jī)顯得至關(guān)重要。本文首先分析國內(nèi)外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了常用類型的驅(qū)動電機(jī)及各自應(yīng)用場合,最終決定使用永磁無刷直流電機(jī)作為本文的研究對象。然后根據(jù)所設(shè)計的驅(qū)動電機(jī)的性能要求確定設(shè)計的主要參數(shù),利用磁路法和相關(guān)經(jīng)驗公式進(jìn)行電動汽車驅(qū)動電機(jī)的初步電磁設(shè)計,建立電機(jī)仿真模型。電磁設(shè)計所做的的工作包括對主要尺寸,定子鐵心和槽型尺寸、電樞繞組、轉(zhuǎn)子永磁體等進(jìn)行設(shè)計,利用Ansys Maxwell有限元軟件對轉(zhuǎn)子充磁方向、氣隙長度、永磁體尺寸等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行有限元參數(shù)化分析,來獲取最優(yōu)設(shè)計參數(shù),使整個電磁設(shè)計滿足性能要求。然后對電機(jī)空載和負(fù)載下的瞬態(tài)磁場利用有限元軟件分別進(jìn)行電磁場仿真分析,驗證磁路設(shè)計的合理性。電機(jī)空載時進(jìn)行有限元仿真分析,得到電機(jī)空載時的磁力線、磁密分布,空載相反電動勢、空載漏磁系數(shù)、空載時的鐵耗曲線；負(fù)載時考慮起動工況和穩(wěn)態(tài)工況兩種情況,分別對兩種工況下的磁場進(jìn)行分析計算以及考慮負(fù)載下的電樞反應(yīng)。接著,介紹了齒槽轉(zhuǎn)矩的形成原因,然后利用有限元參數(shù)化分析主要從極槽配合、極弧系數(shù)、槽口寬度、定子斜槽這幾個方面進(jìn)行考慮,討論如何降低齒槽轉(zhuǎn)矩,并調(diào)整相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)。最后對轉(zhuǎn)子渦流損耗進(jìn)行了簡單的分析。
【關(guān)鍵詞】：永磁無刷直流電機(jī) 電動汽車 齒槽轉(zhuǎn)矩 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究目的與選題意義9
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 國內(nèi)現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 驅(qū)動電機(jī)的類型及應(yīng)用現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究內(nèi)容和研究路線12-14
• 1.3.1 研究內(nèi)容12-13
• 1.3.2 研究路線13-14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 第二章 驅(qū)動電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理分析15-26
• 2.1 驅(qū)動電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 驅(qū)動電機(jī)的工作原理16-18
• 2.3 永磁無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.4 磁路分析法21-24
• 2.4.1 磁路法的基本原理21
• 2.4.2 永磁無刷直流電機(jī)的等效磁路21-24
• 2.5 電動汽車驅(qū)動電機(jī)技術(shù)指標(biāo)的確定24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于有限元的電磁方案設(shè)計26-46
• 3.1 永磁無刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計26-32
• 3.1.1 主要尺寸確定26-27
• 3.1.2 定子鐵心和槽型設(shè)計27-29
• 3.1.3 繞組設(shè)計29-30
• 3.1.4 永磁材料選擇30
• 3.1.5 極數(shù)和極弧系數(shù)的選擇30-31
• 3.1.6 電動汽車驅(qū)動電機(jī)模型建立31-32
• 3.2 永磁無刷直流電機(jī)的有限元分析方法32-45
• 3.2.1 有限元方法簡介32-33
• 3.2.2 有限元軟件Ansys在電機(jī)設(shè)計中的作用33-34
• 3.2.3 網(wǎng)格剖分34-35
• 3.2.4 轉(zhuǎn)子設(shè)計35-37
• 3.2.5 充磁方向設(shè)計37-41
• 3.2.6 氣隙長度選擇41-42
• 3.2.7 永磁體尺寸確定42-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第四章 驅(qū)動電機(jī)性能優(yōu)化分析46-76
• 4.1 電機(jī)空載瞬態(tài)性能分析46-55
• 4.1.1 空載磁場計算46-50
• 4.1.2 空載漏磁系數(shù)計算50-51
• 4.1.3 空載反電動勢計算51-53
• 4.1.4 齒槽轉(zhuǎn)矩計算53
• 4.1.5 空載下鐵耗研究53-55
• 4.2 電機(jī)負(fù)載性能分析55-64
• 4.2.1 外電路加載55-57
• 4.2.2 電機(jī)負(fù)載特性分析57-61
• 4.2.3 電機(jī)負(fù)載磁場計算61-63
• 4.2.4 永磁無刷直流電機(jī)的電樞反應(yīng)63-64
• 4.3 電動汽車用無刷直流電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩抑制方法64-73
• 4.3.1 齒槽轉(zhuǎn)矩形成機(jī)理65-67
• 4.3.2 極槽配合對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響67-69
• 4.3.3 極弧系數(shù)對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響69-71
• 4.3.4 槽口寬度對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響71-72
• 4.3.5 定子斜槽對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響72-73
• 4.4 轉(zhuǎn)子渦流損耗的研究73-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 第五章 樣機(jī)的試制76-79
• 5.1 樣機(jī)的具體參數(shù)76-77
• 5.2 樣機(jī)的制作77-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 本文總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 致謝87-88
• 作者簡介88

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本文編號：1085915