纯电动客车高功率密度永磁同步电机高效区间研究

发布时间：2020-05-27 20:53

【摘要】：随着科技的发展,汽车已成为人们生活中最重要的交通工具之一。传统燃油汽车不仅消耗有限的石油资源,排放的尾气还会对环境造成污染,亟需找到替代传统燃油汽车的交通工具——新能源电动汽车。本课题的80kW纯电动客车驱动电机选用整体性能优良的永磁同步电动机。驱动电机不仅是新能源电动汽车的动力核心,也是能量的主要消耗者,它的好坏直接影响到整车的性能。因驱动电机受安装尺寸和整体质量的限制,所以对功率密度提出了更高的要求,同时,为了增加纯电动客车单次充电的行驶里程,应使驱动电机的工作点尽可能地落在高效区间,所以本文主要对驱动用永磁同步电动机的功率密度和高效区间进行研究。首先对本课题的研究背景、目的意义进行介绍,对电动客车驱动电机的性能要求进行总结,并对比不同类型电动机的性能特点;然后介绍国内外的电动汽车驱动用永磁同步电动机在功率密度和效率区间等方面的研究现状。在给定驱动电机主要技术参数和机壳结构的情况下,对其电磁结构进行设计。首先对永磁同步电动机的转子磁路结构进行选型,选择既能满足转矩输出,又能满足弱磁调速的转子结构;通过对不同极槽配合电动机的齿槽转矩和损耗进行比较,选择更适合于80kW纯电动客车驱动电机的8极48槽配合,并选用双层短距分布绕组和定子梨形槽;同时,对影响电机损耗和效率的空载反电动势进行合理取值;然后针对影响驱动电机功率密度的电磁负荷和定子裂比进行研究,得到驱动电机的长径比、主要尺寸和最优定子裂比,再通过温度场仿真来验证电动机设计的是否理性性,进而得到驱动电机的功率密度。为了研究纯电动客车驱动用永磁同步电机的高效区间,分别设计了四种不同转子磁路结构的内置式永磁同步电动机,先对各电动机的主要损耗曲线图和总损耗曲线图的分布情况进行了对比分析,然后对效率曲线图及其高效区间的分布情况进行分析和研究,找到影响高效区间分布范围和位置移动的主要因素,并对不同类型纯电动客车驱动电机高效区间的移动方向进行介绍。
【图文】：

电动汽车驱动用永磁同步电动机的发展现状土面积小，物资匮乏，为了能够及时应对能源危机和环境污染能源汽车领域的制高点，是最早开始研发新能源电动汽车并投入家。日本在电动汽车驱动电机方面具有非常丰富的经验和一流的车技术的发展[9]。年，丰田推出第一款混合电动汽车普锐斯[10]。到目前为止已经推电机动都采用了永磁同步电机。第 2 代至第 4 代丰田普锐斯驱动构如图 1.1-图 1.3 所示。从图中可以看出，三台电动机均采用 4 子结构，由普锐斯 2003 的径向式永磁同步电动机发展为普锐斯 2 V 型永磁体结构的永磁同步电动机，提升了转矩性能和弱磁调速04 和普锐斯 2010 驱动电机的效率分布曲线如图 1.4 和图 1.5 所示较可以看出，普锐斯 2010 驱动电机不论是最高效率还是高效区斯 2004 驱动电机。

动机的结构如图 1.1-图 1.3 所示。从图中可以看出，三台电动机均采用 4 对极内置体的转子结构，由普锐斯 2003 的径向式永磁同步电动机发展为普锐斯 2004 和普 2010 的 V 型永磁体结构的永磁同步电动机，提升了转矩性能和弱磁调速能力[11-1锐斯 2004 和普锐斯 2010 驱动电机的效率分布曲线如图 1.4 和图 1.5 所示[14]，，通过之间的比较可以看出，普锐斯 2010 驱动电机不论是最高效率还是高效区间分布占优于普锐斯 2004 驱动电机。图 1.1 普锐斯 2003 驱动电机结构Fig. 1.1 Structure of Prius 2003 motor
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341

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本文编号：2684124