電動汽車用高功率密度永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、電動汽車用高功率密度永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)研究DesignandResearchonHighPowerDensityPermanentMagnetSynchronousMotorforElectricVehicle領(lǐng)域：電氣工程作者姓名：張力指導(dǎo)教師：王曉遠(yuǎn)教授企業(yè)導(dǎo)師：竇汝振高級工程師天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院二零一五年十二月摘要近年來，環(huán)境污染加劇，空氣質(zhì)量下降，化石燃料資源逐漸枯竭，進(jìn)一步的環(huán)境保護(hù)以及節(jié)能減排工作刻不容緩。然而，傳統(tǒng)

2、內(nèi)燃機(jī)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(jī)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(qū)動電機(jī)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(qū)動電機(jī)具有較高的功率密度。本文對電動汽車驅(qū)動用高功率密度永磁同步電機(jī)本體設(shè)計(jì)以及優(yōu)化展開分析研究。首

3、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(jī)本體電磁設(shè)計(jì)。為了盡可能提高電機(jī)的功率密度，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為內(nèi)置“V”型。為了減小電機(jī)的轉(zhuǎn)子渦流損耗，電機(jī)采用整數(shù)槽分布繞組，轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)的高功率密度永磁同步電機(jī)的靜態(tài)場和瞬態(tài)場進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。重點(diǎn)分析了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，得到了額定電流不同電流超前角度下的電磁轉(zhuǎn)矩，不同電流下的電磁轉(zhuǎn)矩，并且分

4、析了電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩以及電感特性。再次，為了提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩特性，提出了基于田口算法的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。合理選擇電機(jī)轉(zhuǎn)子關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)作為優(yōu)化變量。并以電機(jī)最大平均轉(zhuǎn)矩、最小轉(zhuǎn)矩脈動、最小齒槽轉(zhuǎn)矩為優(yōu)化目標(biāo)，利用田口算法對電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，最終得到優(yōu)化后的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)。有限元仿真結(jié)果證明所用方法的有效性。最后，提出了轉(zhuǎn)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(jī)的輸出轉(zhuǎn)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