混合动力汽车用轴向充磁式永磁直线电机研究
发布时间：2021-05-21 20:23
在混合动力汽车领域内,新型的发电系统采用自由活塞式内燃机和直线电机组合而成,在能源利用和环境保护等方面均有着突出的优点。其中,该系统对于直线电机的动子质量,推力波动等均有较高的要求。本文基于对混合动力汽车应用背景的实际考虑,对圆筒型永磁直线电机的电磁设计及优化、推力波动的抑制、温度场分析和机械强度等问题进行研究,主要的研究内容如下:首先,对圆筒型永磁直线电机的电磁方案进行设计和优化。确定了轴向充磁方式的永磁体结构,选定12槽14极的极槽配合结构,设计了电机的初始电磁方案。对比了不同的动子外径、永磁体的径向长度和轴向长度对电机电磁性能的影响,对初始电磁方案进行了优化,并对优化前后电机的电磁性能进行了对比。其次,对圆筒型永磁直线电机空载磁阻力的产生和负载推力波动的抑制方案进行研究。分析了基本方案的磁阻力大小以及波动情况,分析了引起电机推力波动的端部效应和齿槽效应,并确定了关键的结构参数。利用有限元仿真对所提出的各种抑制方法进行了验证分析,比较各种方案的抑制效果。结果表明,改变电机边端齿的结构参数方法可行性高,效果好;附加锯齿导磁块的方法能够很好地保证负载平均推力尽量不受干扰。再次,对圆筒型...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 直线电机相关理论的发展概况
1.2.1 直线电机本体设计
1.2.2 直线电机推力波动
1.2.3 直线电机温度场
1.3 本文的主要研究内容
第2章 直线电机的电磁设计与优化
2.1 引言
2.2 直线电机电磁方案选取
2.2.1 永磁体充磁方案选取
2.2.2 电机主要尺寸的确定
2.3 直线电机电磁设计及优化分析
2.3.1 直线电机初始电磁方案
2.3.2 直线电机初始电磁方案性能分析
2.3.3 直线电机电磁性能优化
2.4 本章小结
第3章 直线电机的推力波动抑制研究
3.1 引言
3.2 电机磁阻力和推力波动分析
3.2.1 电机基本方案的磁阻力分析
3.2.2 电机端部效应分析
3.2.3 电机齿槽效应分析
3.3 直线电机推力波动抑制方法
3.3.1 电机边端附加锯齿形导磁块
3.3.2 电机边端齿的优化分析
3.3.3 电机边端附加齿的优化分析
3.3.4 电机边端附加导磁块与隔磁块
3.4 推力波动抑制方法比较
3.5 本章小结
第4章 直线电机温度场分析
4.1 引言
4.2 直线电机温度场的热参数计算
4.2.1 发热率计算
4.2.2 导热系数计算
4.2.3 电机对流换热系数计算
4.2.4 温度场模型的建立及边界条件
4.2.5 有限元分析流程
4.3 直线电机的温度场分析
4.3.1 额定运行工况下的温度场分析
4.3.2 水流量对电机温升的影响
4.3.3 温升对电机性能的影响
4.4 本章小结
第5章 直线电机机械强度分析
5.1 引言
5.2 电机的载荷施加和材料的物理性质
5.2.1 载荷分析和施加
5.2.2 各种材料的物理性质
5.3 各种载荷分析
5.4 电机动子的机械强度分析
5.5 电机轴结构的优化分析
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]圆筒永磁直线电机设计及推力波动研究[J]. 赵国新,王超,刘华. 微电机. 2017(11)
[2]永磁直线同步电机的端部力分析及其优化[J]. 姜敞,赵亮,曹扬. 微电机. 2017(06)
[3]Halbach阵列永磁同步直线电机边端力最小化研究[J]. 王斐然,廖有用,陈进华,张驰,罗均. 微特电机. 2017(04)
[4]辅助极一体式永磁同步直线电机端部定位力抑制技术[J]. 寇宝泉,张赫,郭守仑,张海林,金银锡. 电工技术学报. 2015(06)
[5]PMLSM推力波动抑制分段斜极方法研究[J]. 蔡炯炯,卢琴芬,刘晓,叶云岳. 浙江大学学报(工学版). 2012(06)
[6]基于极弧系数组合的永磁直线电机齿槽力削弱方法[J]. 全磊,范承志,叶云岳. 机电工程. 2011(10)
[7]用于海浪发电永磁圆筒型直线发电机的结构优化与分析[J]. 袁榜,余海涛,胡敏强. 微电机. 2011(03)
[8]平板式永磁直线电动机的热分析与冷却系统设计[J]. 刘泉,张建民,孙洁,王先逵. 北京理工大学学报. 2005(03)
博士论文
[1]短时高过载无槽圆筒型永磁直线电机电磁及温升特性研究[D]. 黄旭珍.哈尔滨工业大学 2012
[2]内燃—直线发电集成动力系统的关键技术研究及其系统实现[D]. 徐照平.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]高推力密度圆筒型永磁直线电机温度场分析及改进设计[D]. 冯良坤.沈阳工业大学 2019
[2]电动汽车用54kW永磁轮毂电机系统研究[D]. 马瑞轩.哈尔滨工业大学 2019
[3]电动汽车用永磁同步电机设计、分析与效率优化[D]. 田乐.浙江大学 2019
[4]圆筒型永磁直线电机磁阻力研究[D]. 王亚军.沈阳工业大学 2018
[5]纯电动汽车用模块化五相容错永磁同步电机的研究[D]. 王传泽.哈尔滨工业大学 2018
[6]新能源汽车用永磁同步电机的设计与分析[D]. 古海江.河北工业大学 2016
[7]无槽圆筒型永磁直线电机的推力特性研究[D]. 董春雷.哈尔滨工业大学 2016
[8]水冷式永磁直线电机热性能与推力研究[D]. 张新敏.浙江大学 2014
[9]圆筒型无重叠式横向磁通永磁直线电机的研究[D]. 闫海媛.哈尔滨工业大学 2011
[10]轴向充磁永磁直线电机推力波动及温度场问题的研究[D]. 师巍.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3200325
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 直线电机相关理论的发展概况
1.2.1 直线电机本体设计
1.2.2 直线电机推力波动
1.2.3 直线电机温度场
1.3 本文的主要研究内容
第2章 直线电机的电磁设计与优化
2.1 引言
2.2 直线电机电磁方案选取
2.2.1 永磁体充磁方案选取
2.2.2 电机主要尺寸的确定
2.3 直线电机电磁设计及优化分析
2.3.1 直线电机初始电磁方案
2.3.2 直线电机初始电磁方案性能分析
2.3.3 直线电机电磁性能优化
2.4 本章小结
第3章 直线电机的推力波动抑制研究
3.1 引言
3.2 电机磁阻力和推力波动分析
3.2.1 电机基本方案的磁阻力分析
3.2.2 电机端部效应分析
3.2.3 电机齿槽效应分析
3.3 直线电机推力波动抑制方法
3.3.1 电机边端附加锯齿形导磁块
3.3.2 电机边端齿的优化分析
3.3.3 电机边端附加齿的优化分析
3.3.4 电机边端附加导磁块与隔磁块
3.4 推力波动抑制方法比较
3.5 本章小结
第4章 直线电机温度场分析
4.1 引言
4.2 直线电机温度场的热参数计算
4.2.1 发热率计算
4.2.2 导热系数计算
4.2.3 电机对流换热系数计算
4.2.4 温度场模型的建立及边界条件
4.2.5 有限元分析流程
4.3 直线电机的温度场分析
4.3.1 额定运行工况下的温度场分析
4.3.2 水流量对电机温升的影响
4.3.3 温升对电机性能的影响
4.4 本章小结
第5章 直线电机机械强度分析
5.1 引言
5.2 电机的载荷施加和材料的物理性质
5.2.1 载荷分析和施加
5.2.2 各种材料的物理性质
5.3 各种载荷分析
5.4 电机动子的机械强度分析
5.5 电机轴结构的优化分析
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]圆筒永磁直线电机设计及推力波动研究[J]. 赵国新,王超,刘华. 微电机. 2017(11)
[2]永磁直线同步电机的端部力分析及其优化[J]. 姜敞,赵亮,曹扬. 微电机. 2017(06)
[3]Halbach阵列永磁同步直线电机边端力最小化研究[J]. 王斐然,廖有用,陈进华,张驰,罗均. 微特电机. 2017(04)
[4]辅助极一体式永磁同步直线电机端部定位力抑制技术[J]. 寇宝泉,张赫,郭守仑,张海林,金银锡. 电工技术学报. 2015(06)
[5]PMLSM推力波动抑制分段斜极方法研究[J]. 蔡炯炯,卢琴芬,刘晓,叶云岳. 浙江大学学报(工学版). 2012(06)
[6]基于极弧系数组合的永磁直线电机齿槽力削弱方法[J]. 全磊,范承志,叶云岳. 机电工程. 2011(10)
[7]用于海浪发电永磁圆筒型直线发电机的结构优化与分析[J]. 袁榜,余海涛,胡敏强. 微电机. 2011(03)
[8]平板式永磁直线电动机的热分析与冷却系统设计[J]. 刘泉,张建民,孙洁,王先逵. 北京理工大学学报. 2005(03)
博士论文
[1]短时高过载无槽圆筒型永磁直线电机电磁及温升特性研究[D]. 黄旭珍.哈尔滨工业大学 2012
[2]内燃—直线发电集成动力系统的关键技术研究及其系统实现[D]. 徐照平.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]高推力密度圆筒型永磁直线电机温度场分析及改进设计[D]. 冯良坤.沈阳工业大学 2019
[2]电动汽车用54kW永磁轮毂电机系统研究[D]. 马瑞轩.哈尔滨工业大学 2019
[3]电动汽车用永磁同步电机设计、分析与效率优化[D]. 田乐.浙江大学 2019
[4]圆筒型永磁直线电机磁阻力研究[D]. 王亚军.沈阳工业大学 2018
[5]纯电动汽车用模块化五相容错永磁同步电机的研究[D]. 王传泽.哈尔滨工业大学 2018
[6]新能源汽车用永磁同步电机的设计与分析[D]. 古海江.河北工业大学 2016
[7]无槽圆筒型永磁直线电机的推力特性研究[D]. 董春雷.哈尔滨工业大学 2016
[8]水冷式永磁直线电机热性能与推力研究[D]. 张新敏.浙江大学 2014
[9]圆筒型无重叠式横向磁通永磁直线电机的研究[D]. 闫海媛.哈尔滨工业大学 2011
[10]轴向充磁永磁直线电机推力波动及温度场问题的研究[D]. 师巍.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3200325
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