發(fā)布時間：2020-08-03 13:20

【摘要】：采用輪轂電機直接驅(qū)動,是電動汽車的未來發(fā)展方向。相比目前大多采用的徑向磁場電機,盤式電機具有功率密度高、低速大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩波動小、軸向長度小等特點,非常適合作為輪轂直驅(qū)電機。本文圍繞設(shè)計高驅(qū)動性能、高可靠性的電動輪驅(qū)動電機的目標進行電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計,電磁場分析、損耗和溫度場分析。根據(jù)輪內(nèi)空間尺寸條件和定子水冷散熱要求,提出了一種新型輪內(nèi)集成電動車輪,將懸架系統(tǒng)、傳動機構(gòu)、驅(qū)動電機和制動機構(gòu)等裝置集成于輪內(nèi),并對各機構(gòu)進行參數(shù)設(shè)計。提出組合式鐵芯的輪轂電機新構(gòu)型,即解決了電機散熱裝置的安裝問題,又提高了電機的功率密度。圍繞設(shè)計高驅(qū)動性能、高可靠性輪轂電機的目標,對驅(qū)動電機進行動力參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計,并提供電機的槽極數(shù)配合、繞組排列方式等關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計依據(jù)基于Maxwell 3D有限元仿真軟件,建立電機模型,對電機的穩(wěn)態(tài)磁場、瞬態(tài)磁場進行分析。首先得到電機的三維磁通密度分布,電機沒有出現(xiàn)磁密飽和,漏磁較少,驗證了電磁設(shè)計的合理性。仿真得到電機的齒槽轉(zhuǎn)矩,電磁轉(zhuǎn)矩和反電動勢等重要性能參數(shù),分析出電機具有較好的運行特性。研究減小電機的轉(zhuǎn)矩波動問題,提出通過優(yōu)化極槽數(shù)配合、減小定子槽寬度和優(yōu)化極弧系數(shù)的方法,有效削弱了電機齒槽轉(zhuǎn)矩,提高了輪轂電機的可靠性。電機的熱源來自于電機的各種損耗,電機損耗的大小及分布不同,會對電機的溫度場帶來不同影響,同時也會影響電機的效率。本文運用Maxwell 3D軟件,詳細分析了不同工況下電機的繞組銅損、鐵心磁滯損耗和渦流損耗的大小及其分布情況。電機的溫升決定著電機的壽命和可靠性。對電機的繞組、定轉(zhuǎn)子間氣隙進行合理等效,建立溫度場仿真首先模型,求解出電機的傳熱系數(shù)。運用Fluent進行穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)溫度場有限元分析,得到輪轂電機在不同工況下的穩(wěn)態(tài)溫度場分布和溫升曲線。設(shè)計電機的水路結(jié)構(gòu),計算出了循環(huán)冷卻液的流速,為電機的散熱控制系統(tǒng)提供設(shè)計依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

2010年，Aydin M、HuangS等人又提出一種混合勵磁的盤式電機，它由電樞繞組、雙定子、雙轉(zhuǎn)子和直流勵磁繞組組成，如圖1-1所示，利用勵磁繞組實現(xiàn)弱磁調(diào)速，調(diào)速范圍較寬[16]。2014年，日本的Kodai Sone等人推出了采用鐵氧體作為永磁材料的雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機，

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文3其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，該團隊利用有限元仿真和實驗驗證了該電機的功率可高達10KW[17]。圖 1-1 新型混合勵磁盤式電機圖 1-2 采用鐵氧體材料的盤式電機功率密度和轉(zhuǎn)矩密度是盤式電機的重要性能指標，2002年Huang.S、Aydin.M等人對比研究了盤式電機和普通徑向磁場電機，得出比功率、、效率、散熱、轉(zhuǎn)矩密度等參數(shù)的比較數(shù)據(jù)，如圖1-3所示，并得出無槽結(jié)構(gòu)中間定子的結(jié)構(gòu)的盤式電機具有最好的轉(zhuǎn)矩密度，比功率和散熱性能[18]。（a）功率轉(zhuǎn)矩密度比 （b）比功率

功率密度和轉(zhuǎn)矩密度是盤式電機的重要性能指標，2002年Huang.S、Aydin.M等人對比研究了盤式電機和普通徑向磁場電機，得出比功率、、效率、散熱、轉(zhuǎn)矩密度等參數(shù)的比較數(shù)據(jù)，如圖1-3所示，并得出無槽結(jié)構(gòu)中間定子的結(jié)構(gòu)的盤式電機具有最好的轉(zhuǎn)矩密度，比功率和散熱性能[18]。（a）功率轉(zhuǎn)矩密度比 （b）比功率

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本文編號：2779690