轮毂驱动永磁同步电机的设计与分析
[Abstract]:Hub drive is the main developing direction of electric vehicle drive system in the future. The core of performance requirement is high torque density, wide speed range and strong short time overload ability. According to the technical requirements, a 70kW hub drive motor is designed in this paper. The main research contents are as follows: the type of motor used in the hub drive system and its advantages and disadvantages are analyzed and compared, in order to meet the requirements of extremely high torque density. Permanent magnet synchronous motor is the first choice. The topology of permanent magnet synchronous motor is compared and the feasibility analysis is made in combination with the target application. Axial flux motor and radial flux outer rotor motor have higher torque density in theory, but their characteristics are not suitable for target situations. The distributed winding structure of integer slot reduces the effective part size of iron core, and the torque density is lower than that of fractional slot concentrated winding motor. According to the three principles of torque output capacity, armature magnetic potential harmonic content and tooth slot torque, 8 poles and 9 grooves are selected as the unit motor grooves. In determining the number of unit motors, it is more reasonable to consider 36 slots with 32 poles from the angle of torque output, winding heat dissipation and magnetic flux leakage of rotor pole. In addition, the 30 pole 36 slot motor can use the same stator part, and only need to change the connection sequence of the single winding coil, which can be considered as three 10 pole 12 slot unit motor. The weak magnetic expansion ability of the surface structure is weaker than that of the embedded motor, and the magnetoresistive torque of the embedded structure can increase the torque density of the motor. These conclusions are not suitable for fractional slot concentrated winding motor. The electromagnetic torque accounts for most of the output torque. The effect of increasing the torque density of the reluctance torque can be ignored after the flux leakage on the rotor is taken into account. The harmonic inductance and leakage inductance of fractional slot concentrated winding motor greatly enhance the weak magnetic expansion ability of the motor. The theoretical basis and flow chart of equivalent magnetic circuit method and finite element method for electromagnetic calculation are summarized. The basic flow of electromagnetic design is as follows: selecting three typical working points as the starting point of the analysis, using the equivalent magnetic circuit method to calculate the electromagnetic properties quickly and adjust the structure dimensions and electromagnetic parameters until the performance meets the design criteria. The finite element method is used to check the electromagnetic performance. The main source of loss of permanent magnet synchronous motor driven by wheel hub, the calculation method and the characteristics of loss at different working points are summarized. The lumped parameter thermal resistance heat path method is used to calculate the temperature rise of the motor. The loss of the high speed working point is greater than the rated working point, and the steady state thermal analysis is carried out by selecting the high rotational speed working point. The S9 operation is simplified and equivalent, and the transient temperature rise under the equivalent S8 operating system is calculated. The prototype of permanent magnet synchronous motor driven by fractional slot concentrated winding hub is made, and the basic parameters of the motor are preliminarily tested. The results of no-load back-EMF test are in good agreement with the simulation results, and the correctness of the design method and related theories is preliminarily verified. The following load test platform is being built.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM341
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,本文编号:2222635
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