大功率车用永磁同步电机损耗分析及电磁优化

发布时间：2017-06-08 02:15

  本文关键词：大功率车用永磁同步电机损耗分析及电磁优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电动汽车用永磁同步电机运行工况复杂,体积较小,安装空间受限。随着电机功率和转速的提高,其温升问题日益突出,影响电机的性能及寿命。研究如何降低高功率密度且高转速的电机损耗以提高其效率,具有重要的工程实际意义。定子铁芯损耗是永磁同步电机损耗的主要来源之一,与磁密变化和频率密切相关。对额定工况(50kW,3000r/min)和峰值工况(85kW,9000r/min)下的定子铁芯磁密正交分解和傅里叶变换,研究旋转磁化和高次谐波的情况。基于合理铁芯损耗模型,对定子铁芯齿中和磁轭损耗进行计算。相比软件仿真值,定子铁芯齿中和磁轭模型计算值有所偏大,额定工况下分别提高了4.2%和3.2%,峰值工况下分别提高8.2%和7.4%。从电机电磁方案的角度,研究永磁体、定子冲片和转子冲片主要尺寸参数对铁芯损耗的影响程度,确定五个尺寸参数作为优化变量。基于Ansoft参数化功能,获得满足转矩要求、铁芯损耗降低且效率提高的较优电磁方案。相比原方案电机电磁性能,优化后电机在额定工况下铁芯损耗降低8.1%,效率提高0.05%；峰值工况下铁芯损耗降低19.1%,效率提高0.59%；定子铁芯齿中的磁密波形得到改善。基于优化后电磁方案,研究绕组匝数对电磁特性的影响,得出匝数的变化对电机转矩和效率的影响较大。对样机进行温升试验验证,优化后的电机温升性能得到改善,额定工况的稳态温度降低1℃,峰值工况持续时间延长3s。
【关键词】：永磁同步电机 铁芯损耗 电磁优化 温升试验
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341;U469.72
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 引言15
• 1.2 课题研究背景、目的与意义15-16
• 1.2.1 研究背景15
• 1.2.2 目的及意义15-16
• 1.3 国内外研究现状16-21
• 1.3.1 电动汽车及其电机发展现状16-19
• 1.3.2 电机铁芯损耗研究现状19-20
• 1.3.3 永磁电机电磁设计研究现状20-21
• 1.4 论文的主要内容21
• 1.5 本章小结21-23
• 第二章 永磁同步电机的电磁设计23-38
• 2.1 引言23
• 2.2 车用电机的性能要求23-24
• 2.3 永磁同步电机的结构及基本理论24-31
• 2.3.1 永磁同步电机结构24-26
• 2.3.2 永磁同步电机基本理论26-31
• 2.4 永磁同步电机的电磁设计31-36
• 2.4.1 极对数的确定32
• 2.4.2 转子磁路结构的确定32-33
• 2.4.3 电机主要尺寸的确定33-35
• 2.4.4 永磁体尺寸的确定35-36
• 2.4.5 定子槽数和绕组的确定36
• 2.4.6 气隙长度的确定36
• 2.5 本章小结36-38
• 第三章 永磁同步电机损耗分析及铁芯损耗计算38-60
• 3.1 引言38
• 3.2 永磁同步电机损耗理论38-43
• 3.2.1 铁芯损耗38-42
• 3.2.2 铜损耗42
• 3.2.3 永磁体涡流损耗42-43
• 3.3 不同工况下的定子铁芯磁密分析43-54
• 3.3.1 永磁同步电机结构及参数43-44
• 3.3.2 电机电磁仿真模型的建立44-45
• 3.3.3 额定工况的磁密分析45-50
• 3.3.4 峰值工况的磁密分析50-54
• 3.4 定子铁芯损耗的计算54-58
• 3.4.1 铁芯损耗模型的建立54-55
• 3.4.2 铁芯损耗的计算55-58
• 3.5 本章小结58-60
• 第四章 永磁同步电机电磁方案优化60-74
• 4.1 引言60
• 4.2 电磁方案优化分析60-61
• 4.3 永磁同步电机电磁方案优化61-67
• 4.3.1 优化变量的确定61-66
• 4.3.2 多变量下的电磁方案优化66-67
• 4.4 优化前后电机仿真结果对比67-71
• 4.5 绕组匝数的影响分析71-72
• 4.6 本章小结72-74
• 第五章 电磁优化方案试验验证74-81
• 5.1 引言74
• 5.2 电机温升测试试验74-76
• 5.2.1 试验方法74
• 5.2.2 试验设备74-75
• 5.2.3 试验操作75-76
• 5.3 优化前后电机实测温升性能对比76-79
• 5.4 本章小结79-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况86

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