輪轂驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、輪轂驅(qū)動(dòng)作為未來(lái)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，性能要求的核心是轉(zhuǎn)矩密度大、轉(zhuǎn)速范圍寬以及較強(qiáng)的短時(shí)過(guò)載能力。本文根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了一臺(tái)70kW輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　分析比較了應(yīng)用于輪轂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)類型及其優(yōu)缺點(diǎn)，為滿足極高的轉(zhuǎn)矩密度要求，永磁同步電機(jī)是首選方案。比較各種永磁同步電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)做了可行性分析。軸向磁通電機(jī)、徑向磁通外轉(zhuǎn)子電機(jī)理論上具有更高的轉(zhuǎn)矩密度，但其特點(diǎn)不適用于目標(biāo)場(chǎng)合

2、。
　　整數(shù)槽分布繞組結(jié)構(gòu)降低了鐵心有效部分尺寸，轉(zhuǎn)矩密度低于分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)。單元電機(jī)槽極配合的選取主要依照轉(zhuǎn)矩輸出能力、電樞磁勢(shì)諧波含量及齒槽轉(zhuǎn)矩三個(gè)原則，選取8極9槽作為單元電機(jī)槽極配合。在確定單元電機(jī)數(shù)時(shí)，主要從轉(zhuǎn)矩輸出、繞組散熱及轉(zhuǎn)子磁極的漏磁角度考慮，32極36槽是較為合理的槽極配合。另外，作為對(duì)比方案的30極36槽電機(jī)可以使用相同的定子部分，僅需改變繞組單個(gè)線圈的連接順序，可以認(rèn)為由3個(gè)10極12槽單元電機(jī)構(gòu)成。<

3、br>　　表貼式結(jié)構(gòu)的弱磁擴(kuò)速能力弱于內(nèi)嵌式電機(jī)，同時(shí)內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)的磁阻轉(zhuǎn)矩可以提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。上述結(jié)論并不適用于分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)矩中電磁轉(zhuǎn)矩占絕大部分，磁阻轉(zhuǎn)矩提高轉(zhuǎn)矩密度的效應(yīng)計(jì)及轉(zhuǎn)子上的漏磁后可以忽略不計(jì)。分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)諧波電感和漏電感顯著增強(qiáng)了電機(jī)的弱磁擴(kuò)速能力。
　　總結(jié)電磁計(jì)算等效磁路法和有限元法的理論基礎(chǔ)和基本流程。電磁設(shè)計(jì)基本流程為:選取三個(gè)典型工作點(diǎn)作為分析的著眼點(diǎn)，使用等效磁路法快速計(jì)算電磁性

4、能并調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸和電磁參量，直到性能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，使用有限元法對(duì)電磁性能進(jìn)行校核。
　　歸納輪轂驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)損耗的主要來(lái)源、計(jì)算方法及不同工作點(diǎn)下?lián)p耗的特點(diǎn)。采用集總參數(shù)熱阻熱路法計(jì)算電機(jī)溫升，高轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)的損耗大于額定工作點(diǎn)，選取高轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析。將S9工作制做簡(jiǎn)化等效，計(jì)算等效S8工作制下的暫態(tài)溫升。
　　制作分?jǐn)?shù)槽集中繞組輪轂驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)樣機(jī)，完了電機(jī)基本參數(shù)的初步測(cè)試，空載反電勢(shì)測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果具