电动车用自减速永磁轮毂电机温度场及其优化设计研究

发布时间：2019-12-01 10:22

【摘要】：随着能源短缺与环境污染问题的加剧,电动汽车逐渐受到越来越多的关注。轮毂驱动是电动汽车的先进驱动方式,研制高转矩密度、高效率的轮毂电机具有重要的意义。基于此背景,本文研究了一种适用于电动汽车轮毂驱动的新型自减速永磁电机。它将磁齿轮与传统高速内转子型永磁同步电机相结合,既具有磁齿轮免维护的优点,又具有高速内转子型永磁同步电机体积小、重量轻的优点,因此大大提高了转矩密度,极具研究价值。本文首先简要介绍了该种电机的工作原理和拓扑结构,然后详细分析了电机的磁场分布。在此基础上,利用有限元法分析了该电机的特性,包括空载反电动势、定位力矩、电感、稳态电磁转矩、损耗及端部效应等。分析结果既验证了电机工作原理的正确性,也为后续的温度场分析奠定了基础。通过软件参数化分析工具,基于表征电机输出转矩能力、转矩密度、成本和效率的四个指标,具体分析了永磁体宽度、永磁体厚度、定子齿宽度、定子齿身长度、定子轭部厚度等五个电机重要结构参数对电机性能的影响。分析结果为之后的电机优化设计奠定了基础。针对传统电机优化方法的不足,提出将差分进化算法用于电机优化设计。构建电机优化数学模型,介绍优化流程,并将优化结果与传统优化结果进行对比。结果证实优化结果符合轮毂电机高转矩密度、高效率、低成本的要求,进而验证了将差分进化算法用于电机设计的可靠性。轮毂电机集成度高,因此有必要进行电机温度场研究,以校核电机性能,保证电机运行可靠性。本文将温度场与电磁场进行耦合,通过迭代计算得到额定工况下的优化电机和初始样机的温度场分布图,验证电机运行可靠性,从而证明了电机设计的合理性。在上述理论分析的基础上,对一台2 kW样机进行实验,测试电机的电感、空载反电动势、损耗和温度场等,将实测值与仿真值对比,实验结果验证了理论分析计算的正确性。最后,对全文研究内容进行总结,并对后续研究工作进行了展望。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM351

【相似文献】