本文關(guān)鍵詞：永磁同步EPS助力電機有限元建模與分析研究

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【摘要】：永磁同步電機是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵執(zhí)行機構(gòu),永磁同步電機性能好壞很大程度上決定了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能,而且永磁同步電機仿真模型的準確性也在一定程度上影響電機控制策略的作用效果。針對電機性能,本文選取兩臺不同性能同步轉(zhuǎn)向電機應(yīng)用有限元方法就高功率密度、低轉(zhuǎn)動慣量和低力矩脈動三個指標(biāo)對比分析兩臺電機性能。針對電機仿真模型,本文采用了兩種方法,第一種是將兩臺電機中性能優(yōu)越的電機有限元模型導(dǎo)出為電機RT模型,搭建聯(lián)合仿真模型并驗證,驗證結(jié)果表明電機RT模型可以較準確地反映電機各項輸出性能。第二種是根據(jù)對低力矩脈動中齒槽轉(zhuǎn)矩的分析,提出對單純基于電壓方程的電機理想模型進行改進,驗證結(jié)果表明改進模型可以較準確的反映電機齒槽轉(zhuǎn)矩。以上是本文的主要研究重點。在三個指標(biāo)對比分析中,高功率密度主要是應(yīng)用有限元模型分析勵磁磁場氣隙磁密以及繞組損耗的影響,低轉(zhuǎn)動慣量主要是用CATIA繪制實物電機進行分析,低力矩脈動主要是應(yīng)用電機有限元模型分析電機結(jié)構(gòu)的齒槽轉(zhuǎn)矩以及諧波磁動勢的分布系數(shù)的影響。在兩臺電機的三個指標(biāo)對比分析中電機齒槽轉(zhuǎn)矩值的測量是本文的難點之一,因為齒槽轉(zhuǎn)矩值為毫牛米級。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)齒槽轉(zhuǎn)矩值是經(jīng)過蝸輪蝸桿機構(gòu)放大才會影響到方向盤的力矩脈動,所以采用放大的思想來實現(xiàn)對電機齒槽轉(zhuǎn)矩的測量。對電機RT模型進行聯(lián)合仿真與驗證,驗證主要包括模型是否能夠反映電機齒槽轉(zhuǎn)矩以及溫度變化對電磁系數(shù)的影響,因為這兩點是電機準確反映各項輸出性能的關(guān)鍵部分。溫度驗證包括有限元模型中已設(shè)置溫度和未設(shè)置溫度對應(yīng)的電磁系數(shù),電機RT模型在Simulink中仿真時未設(shè)置溫度的電磁系數(shù)是電機RT模型通過已設(shè)置溫度的電磁系數(shù)采用差值法計算得到,最終得出電機RT模型既可以反映齒槽轉(zhuǎn)矩又可以反映溫度變化對電磁系數(shù)的影響。雖然電機RT模型可以較準確反映齒槽轉(zhuǎn)矩和溫度變化對電磁系數(shù)的影響,但是必須以有限元模型為基礎(chǔ),而有限元模型建模過程較為冗余,且參數(shù)需要反復(fù)從實驗中獲取。故根據(jù)對齒槽轉(zhuǎn)矩的分析,對單純基于電壓方程的電機理想模型進行改進,并對其驗證,結(jié)果表明改進模型可以較準確地反映電機的齒槽轉(zhuǎn)矩。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.4

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本文編號：1207323