新能源汽车用永磁同步电机转子拓扑结构优化研究
发布时间：2021-10-09 10:58
内置式永磁同步电机的转子拓扑结构从最开始采用的“一”字型简单结构发展到如今的多层复杂结构,期间电机转子的拓扑结构层出不穷、造成如今种类繁多的局面。因此对永磁电机转子拓扑结构的研究就显得意义重大。本文以新能源汽车电机为研究对象,对新能源汽车电机的转子拓扑结构进行了总结、设计、对比与优化研究。本文所做的主要工作如下:首先根据新能源汽车对驱动电机的性能要求以及电机设计的流程方法和理论公式,完成了新能源汽车电机的磁路参数设计。主要参数包括定转子主要尺寸、定子槽型及槽参数、极槽数、定子绕组参数与气隙长度等。介绍了传统永磁同步电机的拓扑结构以及新能源汽车电机拓扑结构的发展与演变。对双一型（2I）、双V型（2V）、V加一型（Ⅵ）以及Spoke型（Spoke）等四种新型的转子拓扑结构电机进行了仿真建模,对比分析了四种电机的空载特性、负载特性、调速性能以及转矩密度和功率密度等性能,得出2V型结构的弱磁扩速能力最强、Ⅵ型结构的转矩密度与功率密度最高的结论。选择四种拓扑结构中转矩密度最高的Ⅵ型永磁体的结构参数来进行优化。首先用田口法进行初步优化,然后利用Design-Expert软件对田口法的仿真结果建立响...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四代Prius永
四代Prius永
第一章绪论6图1.3日产leaf电机的转子结构Fig.1.3RotorstructureofNissanleafmotor表1.3三代日产聆风电机性能对比Table1.3PerformancecomparisonofthreegenerationsofNissanleafmotor参数11MY13MY18MY最大功率(kW)8080110最高转矩(Nm)280254320最高转速(rpm)103901039010500质量(kg)5854.154.1功率密度(kW)1.381.482.03欧洲一些发达国家在很早就开始了对新能源汽的研究与开发，只是在电机类型的选择上各有侧重：英国和法国侧重永磁无刷直流电机，德国侧重于开关磁阻电机，比利时和奥利地等国家则主要以感应电机和开关磁阻电机为主[20]。相对于日本，美国虽然在电动汽车用永磁电机的研究起步较晚，但是由于其资源雄厚，科研能力强，很快便达到了世界领先的水平。其中，SatCon技术公司的研究人员JamesH.Goldie等人提出的定子两套绕组结构，不仅可以扩大电机的转速范围，还有效利用了逆变器的电压，使得绕组电流较低，降低了电机铜耗提升了电机效率[21]。德国大众旗下的奥迪汽车公司所推出的混合动力SUV——奥迪Q5Hybrid混合动力版是目前市场上最强劲的SUV，其驱动电机最大输出功率为40kW（2300rpm），峰值扭矩为211Nm，电机结构如图1.4所示[22]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新能源汽车用永磁同步电机磁路优化分析[J]. 程义,柯宝平,潘岱松,吴先坤. 客车技术. 2019(06)
[2]基于响应面法的永磁电机转矩多目标优化[J]. 杜晓彬,黄开胜,谭耿锐,黄信. 微特电机. 2019(06)
[3]基于遗传算法和响应面法的电动汽车用永磁无刷电机转子结构优化设计[J]. 张懿夫,徐衍亮. 微电机. 2018(11)
[4]冻结磁导率先进技术及其在高性能电机研发中的应用（英文）[J]. 诸自强,褚文强. 电工技术学报. 2016(20)
[5]田口法在内置式永磁同步电机优化设计中的应用[J]. 王艾萌,温云. 华北电力大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]电动汽车用高功率密度电机关键技术[J]. 王晓远,高鹏,赵玉双. 电工技术学报. 2015(06)
[7]电动汽车混合驱动与混合制动系统——现状及展望[J]. 张俊智,吕辰,李禹橦. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[8]基于田口法的内嵌式永磁电动机的优化设计[J]. 贾金信,杨向宇,曹江华. 微电机. 2013(06)
[9]电动车驱动电机发展现状[J]. 柴海波,鄢治国,况明伟,吴建东. 微特电机. 2013(04)
[10]电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的发展前景(英文)[J]. 陈清泉. 汽车安全与节能学报. 2011(01)
博士论文
[1]永磁同步电动机设计关键技术与方法研究[D]. 冯垚径.华中科技大学 2012
[2]电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究[D]. 吴世华.哈尔滨工业大学 2010
[3]内置式永磁同步电动机的优化设计及弱磁控制研究[D]. 王艾萌.华北电力大学（河北） 2010
[4]混合动力车用径向—径向磁通复合结构永磁同步电机的研究[D]. 刘冉冉.哈尔滨工业大学 2010
[5]HEV用永磁同步电机优化设计与系统性能分析[D]. 费德成.江苏大学 2008
[6]新型双定子永磁电机的设计与研究[D]. 张东.上海大学 2008
硕士论文
[1]新能源汽车用永磁电机设计[D]. 潘敬涛.沈阳工业大学 2019
[2]新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计[D]. 袁中胜.哈尔滨工业大学 2013
[3]电动大巴驱动用永磁同步电机研究[D]. 韩罡.湖北工业大学 2012
[4]电动汽车发展对能源与环境影响研究[D]. 王成.吉林大学 2007
[5]混合动力电动汽车用电机的开发与系统仿真[D]. 张东.沈阳工业大学 2003
本文编号：3426230
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
四代Prius永
四代Prius永
第一章绪论6图1.3日产leaf电机的转子结构Fig.1.3RotorstructureofNissanleafmotor表1.3三代日产聆风电机性能对比Table1.3PerformancecomparisonofthreegenerationsofNissanleafmotor参数11MY13MY18MY最大功率(kW)8080110最高转矩(Nm)280254320最高转速(rpm)103901039010500质量(kg)5854.154.1功率密度(kW)1.381.482.03欧洲一些发达国家在很早就开始了对新能源汽的研究与开发，只是在电机类型的选择上各有侧重：英国和法国侧重永磁无刷直流电机，德国侧重于开关磁阻电机，比利时和奥利地等国家则主要以感应电机和开关磁阻电机为主[20]。相对于日本，美国虽然在电动汽车用永磁电机的研究起步较晚，但是由于其资源雄厚，科研能力强，很快便达到了世界领先的水平。其中，SatCon技术公司的研究人员JamesH.Goldie等人提出的定子两套绕组结构，不仅可以扩大电机的转速范围，还有效利用了逆变器的电压，使得绕组电流较低，降低了电机铜耗提升了电机效率[21]。德国大众旗下的奥迪汽车公司所推出的混合动力SUV——奥迪Q5Hybrid混合动力版是目前市场上最强劲的SUV，其驱动电机最大输出功率为40kW（2300rpm），峰值扭矩为211Nm，电机结构如图1.4所示[22]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新能源汽车用永磁同步电机磁路优化分析[J]. 程义,柯宝平,潘岱松,吴先坤. 客车技术. 2019(06)
[2]基于响应面法的永磁电机转矩多目标优化[J]. 杜晓彬,黄开胜,谭耿锐,黄信. 微特电机. 2019(06)
[3]基于遗传算法和响应面法的电动汽车用永磁无刷电机转子结构优化设计[J]. 张懿夫,徐衍亮. 微电机. 2018(11)
[4]冻结磁导率先进技术及其在高性能电机研发中的应用（英文）[J]. 诸自强,褚文强. 电工技术学报. 2016(20)
[5]田口法在内置式永磁同步电机优化设计中的应用[J]. 王艾萌,温云. 华北电力大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]电动汽车用高功率密度电机关键技术[J]. 王晓远,高鹏,赵玉双. 电工技术学报. 2015(06)
[7]电动汽车混合驱动与混合制动系统——现状及展望[J]. 张俊智,吕辰,李禹橦. 汽车安全与节能学报. 2014(03)
[8]基于田口法的内嵌式永磁电动机的优化设计[J]. 贾金信,杨向宇,曹江华. 微电机. 2013(06)
[9]电动车驱动电机发展现状[J]. 柴海波,鄢治国,况明伟,吴建东. 微特电机. 2013(04)
[10]电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的发展前景(英文)[J]. 陈清泉. 汽车安全与节能学报. 2011(01)
博士论文
[1]永磁同步电动机设计关键技术与方法研究[D]. 冯垚径.华中科技大学 2012
[2]电动汽车用永磁同步电机设计方法及相关问题的研究[D]. 吴世华.哈尔滨工业大学 2010
[3]内置式永磁同步电动机的优化设计及弱磁控制研究[D]. 王艾萌.华北电力大学（河北） 2010
[4]混合动力车用径向—径向磁通复合结构永磁同步电机的研究[D]. 刘冉冉.哈尔滨工业大学 2010
[5]HEV用永磁同步电机优化设计与系统性能分析[D]. 费德成.江苏大学 2008
[6]新型双定子永磁电机的设计与研究[D]. 张东.上海大学 2008
硕士论文
[1]新能源汽车用永磁电机设计[D]. 潘敬涛.沈阳工业大学 2019
[2]新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计[D]. 袁中胜.哈尔滨工业大学 2013
[3]电动大巴驱动用永磁同步电机研究[D]. 韩罡.湖北工业大学 2012
[4]电动汽车发展对能源与环境影响研究[D]. 王成.吉林大学 2007
[5]混合动力电动汽车用电机的开发与系统仿真[D]. 张东.沈阳工业大学 2003
本文编号：3426230
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