混合磁通调制永磁轮毂电机的设计与3D有限元仿真

发布时间：2017-09-30 09:29

  本文关键词：混合磁通调制永磁轮毂电机的设计与3D有限元仿真

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【摘要】：电动汽车的直驱轮毂驱动,具有驱动系统布置灵活,结构简洁,传动效率高等特点。永磁轮毂电机因其高转矩密度、高功率密度和高效率等优点,在电动汽车直驱轮毂驱动系统中具有独特的应用优势。磁通调制式永磁轮毂电机将磁齿轮与传统永磁电机有效结合,不仅具有磁齿轮的磁通调制效应,还兼有永磁电机的优点,在结构上可灵活设计,适合电动汽车的轮毂驱动。本文对轴向磁通调制永磁轮毂电机与非晶铁芯混合磁通调制永磁轮毂电机的结构及其性能进行研究,主要工作如下：首先,引入磁齿轮的拓扑结构,分析了磁通调制作用的工作机理,研究了磁通调制永磁轮毂电机的工作原理,得到了磁通调制永磁轮毂电机内部结构的约束关系。其次,以轴向磁通调制永磁轮毂电机为研究对象,利用Maxwell软件建立了电机的3D瞬态场有限元模型。通过有限元仿真计算,比较研究了不同极、槽配合时电机的运行性能,包括气隙磁通密度的磁耦合特性,电磁转矩等,在所研究的极、槽配合中选取了较为合适的参数(36槽22/6极)。并仿真计算了36槽22/6极配合、非晶铁芯与硅钢铁芯轴向磁通调制永磁轮毂电机的运行性能,通过对仿真计算结果的对比分析可知,非晶铁芯电机的运行性能优于硅钢铁芯电机的运行性能。最后,以36槽22/6极非晶铁芯混合磁通调制永磁轮毂电机为研究对象,利用Maxwell软件建立了电机的3D瞬态场有限元模型,并与基于扫描法的优化方法结合,对电机的部分结构参数进行了优化设计,提高了电机在同步运行方式时转矩及功率的输出能力,证明了非晶铁芯混合磁通调制永磁轮毂电机应用于电动汽车直驱系统中的优越性。
【关键词】：轴向磁通调制 混合磁通调制 永磁轮毂电机 扫描法 有限元法 非晶铁芯
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM351
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 课题背景与意义11-13
• 1.2 基于磁通调制原理永磁电机的发展概况13-15
• 1.3 混合磁通调制永磁轮毂电机的国内外研究现状15-16
• 1.4 非晶铁芯电机的研究现状16-18
• 1.5 本文主要研究内容18-19
• 2 轴向磁通调制永磁轮毂电机19-41
• 2.1 磁通调制原理19-22
• 2.1.1 磁齿轮拓扑结构19-20
• 2.1.2 磁齿轮工作原理20
• 2.1.3 磁通调制的工作机理20-22
• 2.1.4 磁通调制永磁电机工作原理22
• 2.2 轴向磁通调制永磁轮毂电机3D有限元模型与性能分析22-39
• 2.2.1 有限元法及有限元分析软件简介22-25
• 2.2.2 轴向磁通调制永磁轮毅电机拓扑结构与建模25-28
• 2.2.3 轴向磁通调制永磁轮毂电机工作原理28-30
• 2.2.4 轴向磁通调制永磁轮毂电机运行方式30-33
• 2.2.5 不同极、槽配合对轴向磁通调制永磁轮毂电机性能的影响33-39
• 2.3 本章小结39-41
• 3 非晶铁芯对轴向磁通调制永磁轮毂电机性能的影响41-51
• 3.1 非晶合金材料特性41-42
• 3.2 非晶铁芯与硅钢铁芯电机3D有限元仿真结果对比分析42-50
• 3.2.1 同步运行结果分析43-48
• 3.2.2 无刷直流运行结果分析48-50
• 3.3 本章小结50-51
• 4 非晶铁芯混合磁通调制永磁轮毂电机51-65
• 4.1 非晶铁芯混合磁通调制永磁轮毂电机拓扑结构与建模51-53
• 4.2 非晶铁芯混合磁通调制永磁轮毂电机工作原理53-54
• 4.3 非晶铁芯混合磁通调制永磁轮毂电机结构参数优化54-63
• 4.3.1 扫描法简介54
• 4.3.2 基于扫描法对轴向结构参数优化54-57
• 4.3.3 基于扫描法对径向结构参数优化57-59
• 4.3.4 3D有限元仿真结果分析59-63
• 4.4 本章小结63-65
• 5 总结与展望65-67
• 5.1 总结65-66
• 5.2 展望66-67
• 参考文献67-73
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果73-77
• 学位论文数据集77

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