本文選題：電動汽車　切入點：高功率密度　出處：《天津大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來,環(huán)境污染加劇,空氣質量下降,化石燃料資源逐漸枯竭,進一步的環(huán)境保護以及節(jié)能減排工作刻不容緩。然而,傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車行駛中需要消耗大量化石燃料并排放大量有毒尾氣,對資源和環(huán)境帶來了雙重壓力。相比與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車,電動汽車在能源形式、節(jié)能效率、尾氣排放上具有巨大優(yōu)勢。因此,電動汽車作為傳統(tǒng)汽車的替代方案,近來得到了大力提倡和發(fā)展。電動汽車驅動電機作為電動汽車動力系統(tǒng)的核心部件之一,其性能決定了車輛動力性能的好壞。特別的,電動汽車空間狹小,要求驅動電機具有較高的功率密度。本文對電動汽車驅動用高功率密度永磁同步電機本體設計以及優(yōu)化展開分析研究。首先,按照課題要求完成額定功率為30kW的高功率密度永磁同步電機本體電磁設計。為了盡可能提高電機的功率密度,轉子結構設計為內(nèi)置“V”型。為了減小電機的轉子渦流損耗,電機采用整數(shù)槽分布繞組,轉子6極,定子36槽。定子槽型采用普通的梨形槽。其次,在有限元仿真軟件中對初步設計的高功率密度永磁同步電機的靜態(tài)場和瞬態(tài)場進行仿真分析,驗證了設計的合理性。重點分析了電機的轉矩特性,得到了額定電流不同電流超前角度下的電磁轉矩,不同電流下的電磁轉矩,并且分析了電機的齒槽轉矩以及電感特性。再次,為了提高電機的輸出轉矩特性,提出了基于田口算法的多目標優(yōu)化設計。合理選擇電機轉子關鍵結構參數(shù)作為優(yōu)化變量。并以電機最大平均轉矩、最小轉矩脈動、最小齒槽轉矩為優(yōu)化目標,利用田口算法對電機進行優(yōu)化,最終得到優(yōu)化后的轉子結構參數(shù)。有限元仿真結果證明所用方法的有效性。最后,提出了轉子開孔的減重方案,合理選擇了開孔位置,比較了不同開孔半徑下的電機的輸出轉矩,得到了最優(yōu)的開孔半徑。優(yōu)化了永磁體的材料,采用了磁性能更高的NdFeB永磁材料替代原有的永磁材料,提高了電機的功率密度。
[Abstract]:In recent years, environmental pollution has intensified, air quality has declined, fossil fuel resources have gradually dried up, further environmental protection and energy conservation and emission reduction work are urgent. The traditional internal combustion engine vehicle needs to consume a large amount of fossil fuel and release a large amount of toxic exhaust gas, which brings double pressure to the resource and environment. Compared with the traditional internal combustion engine vehicle, electric vehicle is energy efficient in the form of energy. Therefore, as an alternative to traditional vehicles, electric vehicles have been vigorously promoted and developed recently. Electric vehicles drive motors as one of the core components of electric vehicle power system. Its performance determines the vehicle's power performance. In particular, the space for electric vehicles is small. The driving motor is required to have a high power density. In this paper, the bulk design and optimization of the PMSM for electric vehicle drive are analyzed and studied. According to the requirements of the project, the body electromagnetic design of high power density permanent magnet synchronous motor (PMSM) with rated power of 30kW is completed. In order to increase the power density of the motor as much as possible, the rotor structure is designed with built-in "V" type, and in order to reduce the eddy current loss of the motor, The motor adopts integer slot distributed windings, rotor 6 poles, stator 36 slots. Stator slot type adopts common pear groove. Secondly, In the finite element simulation software, the static and transient fields of the high power density permanent magnet synchronous motor (PMSM) are simulated and analyzed, and the rationality of the design is verified. The torque characteristic of the PMSM is analyzed emphatically. The electromagnetic torque of rated current at different current leading angles and the electromagnetic torque of different current are obtained, and the slotting torque and inductance characteristics of the motor are analyzed. Thirdly, in order to improve the output torque characteristics of the motor, The multi-objective optimization design based on Taguchi algorithm is proposed. The key structural parameters of motor rotor are reasonably selected as the optimization variables, and the maximum average torque, minimum torque ripple and minimum slotting torque are taken as the optimization objectives. The optimized rotor structure parameters are obtained by using the Taguchi algorithm. The finite element simulation results show the effectiveness of the proposed method. Finally, the weight loss scheme of the rotor hole is put forward, and the open hole position is reasonably selected. The output torque of the motor with different opening radius is compared, the optimum opening radius is obtained, the permanent magnet material is optimized, and the NdFeB permanent magnet material with higher magnetic performance is used to replace the original permanent magnet material, which improves the power density of the motor.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341;U469.72

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