分数槽集中绕组永磁同步电机的优化设计及转矩的温度补偿

发布时间：2017-05-24 21:30

  本文关键词：分数槽集中绕组永磁同步电机的优化设计及转矩的温度补偿，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着世界石油等一些资源的减少,世界各国汽车生产商都开始转向研制新能源汽车,使汽车步向了电力化发展的方向。对于新能源汽车产业的研发工作来说,汽车的组成最重要的部件应该就是汽车的驱动电机,其性能的好坏必然影响着汽车运行状况。分数槽集中绕组车用电机端部尺寸小,轴向长度小,铜耗少,效率高,功率密度高,可做成拼块结构。电机在运行过程中,由于电机定子绕组和永磁体自身温度升高,使得永磁体温度升高导致永磁体磁性能下降,同时定子绕组电阻也随温度升高而增大。这两方面会影响电机的气隙磁密,空载反电势,电机的电动外特性等。以下是文章的主要工作：(1)本文以一台车用24槽16极分数槽集中绕组永磁同步电机为研究对象。文章通过分析不同永磁体结构形式对空载反电势、齿槽转矩、纹波转矩、电机电动外特性的影响,并以分析得到的结果为依据选择永磁体的结构形状。文章通过对永磁体的宽度,永磁体磁化方向的厚度进行优化,根据比较永磁体不同尺寸对电机的输出转矩和转矩脉动等的影响,确定了永磁体的尺寸大小。对于齿槽转矩的优化,文章介绍了斜极、槽口宽度的调整、不等槽口宽度、极弧系数的改变等优化方式来优化电机的齿槽转矩。通过优化槽尺寸,分析在不同槽尺寸情况下电机的纹波转矩和齿槽转矩,得到槽型的最优参数。文章通过对已确定的永磁体在电机转子所处空间位置进行优化,最终使得电机的转矩脉动降到最低。(2)电机运行过程中,定子绕组和永磁体的温度都会升高。温度的升高对电机性能：空载反电势、永磁体的磁链、电机的径向磁密、电机的输出转矩、电机的电动外特性等都有影响,因此文章中设计了一种新的控制器来补偿转矩的损失。补偿控制策略的实现是在基本的电机数学模型基础之上,通过跟踪转速来推导电机的交直轴电压的方程的表达式,最终将推导的交直轴电机反馈到电机中形成闭环控制。在Matlab/Simulink建立了转矩温度补偿的仿真模型,仿真结果表明,新采用的控制器可以补偿由于温度升高而导致的转矩的损失。
【关键词】：分数槽集中绕组永磁同步电机 退磁 温度补偿 优化
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 论文研究的背景及意义8-9
• 1.2 分数槽集中绕组永磁同步电机的研究现状9-12
• 1.3 论文的主要内容12-14
• 第二章 分数槽集中绕组永磁同步电机的基本理论及设计14-22
• 2.1 分数槽集中绕组永磁同步电机的结构特点14-15
• 2.1.1 分数槽集中绕组永磁同步电机的转子结构14
• 2.1.2 分数槽集中绕组永磁同步电机的定子绕组的特点14-15
• 2.2 主要性能指标及技术要求15-16
• 2.3 分数槽集中绕组永磁同步电机的结构设计16-21
• 2.3.1 电机转子的结构设计16-17
• 2.3.2 电机定子的结构设计17-18
• 2.3.3 槽极数的组合18-19
• 2.3.4 永磁体的材料选择及设计19-20
• 2.3.5 电机气隙的确定20
• 2.3.6 电机的主要尺寸20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 分数槽集中绕组永磁同步电机的优化设计22-40
• 3.1 电机永磁体的优化设计22-29
• 3.1.1 永磁体结构的优化22-27
• 3.1.2 永磁体参数的优化27-29
• 3.2 电机转矩脉动的优化29-34
• 3.3 电机永磁体空间位置和定子槽的优化34-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 分数槽内置式永磁同步电机的输出转矩的温度补偿40-54
• 4.1 电机参数与温度的关系40-42
• 4.2 温度对电机性能的影响42-46
• 4.3 转矩的温度补偿46-52
• 4.3.1 温度补偿控制器设计46-49
• 4.3.2 温度补偿的仿真与对比49-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 总结54
• 5.2 展望54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60

【参考文献】

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本文编号：392054