電動汽車用永磁同步電機的設(shè)計及優(yōu)化.pdf

1、電動汽車在中國得到許多政策的扶持，越來越受到大家的青睞。目前電動汽車電機普遍選擇異步電機和永磁電機兩類。日系車普遍采用永磁電機驅(qū)動，而美系車以異步電機為主。本文的目標(biāo)是在考慮汽車動力性能匹配的前提下，設(shè)計160kW電動客車驅(qū)動用永磁電機，并對電機方案進(jìn)行多方面的校核以驗證其合理性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對電動汽車驅(qū)動用永磁電機的國內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研，對該類型電機的性能要求、結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。針對不同

2、性能要求的電機，總結(jié)出科學(xué)實用的電機設(shè)計流程，為永磁同步電機的設(shè)計及優(yōu)化奠定了良好的基礎(chǔ)。汽車和驅(qū)動電機的匹配對車輛行駛具有重要的意義。從理論公式和實際仿真結(jié)合的方式，闡述汽車動力性能和驅(qū)動電機的匹配原則，并結(jié)合項目需求，提出本文設(shè)計目標(biāo)。⑵介紹了基于電機電磁場有限元分析的Ansoft以及基于電機磁路法設(shè)計的Speed的電機設(shè)計過程，分析了電機的空載、額定、過載、弱磁性能。根據(jù)理論推導(dǎo)和實際計算，分析電機轉(zhuǎn)矩諧波的發(fā)生原理、定量計算電機

3、的電感參數(shù)并分析其對電機弱磁能力的影響。研究了多種的電機優(yōu)化設(shè)計方法。比如針對電機轉(zhuǎn)矩性能的優(yōu)化，重點研究了電機的斜槽和斜極工藝，并給出規(guī)律性的總結(jié)；針對氣隙磁密波形優(yōu)化的目標(biāo)，研究了轉(zhuǎn)子開槽、極弧系數(shù)、轉(zhuǎn)子外圓偏心等工藝，并給出了規(guī)律性的結(jié)論；針對轉(zhuǎn)子沖片開孔的工藝，研究了孔型尺寸和位置對電機性能的影響；針對電機短路過程中，短路電流對永磁體的去磁作用，在Ansoft中進(jìn)行了定量的計算。⑶針對電機的結(jié)構(gòu)方面，基于Workbench有限元

4、軟件也做了大量的工作。首先基于Maxwell張量法，定量計算了過載情況下轉(zhuǎn)子受到的的電磁力。基于此結(jié)果，利用Workbench靜力學(xué)仿真，計算在過載狀態(tài)下轉(zhuǎn)子的應(yīng)力分布，核算轉(zhuǎn)子的機械強度。針對傳統(tǒng)鐵耗模型的缺點，提出了一種改進(jìn)模型，提高其計算精度。基于Maxwell損耗分析結(jié)果，利用Workbench二維溫度場仿真，計算電機溫升。根據(jù)實際溫升分布，設(shè)計實用的冷卻方法，分析其對電機的溫升影響。各類校核結(jié)果表明，電機滿足短路退磁、機械強度