纯电动汽车轮边直驱永磁盘式电机研究

发布时间：2020-06-07 00:42

【摘要】：永磁轮边直驱动力总成结构无论是高传动效率还是有效减少车体空间占用等方面,都明显优于集中驱动结构。而相较于传统径向磁场永磁电机而言,轴向磁通永磁盘式电机拥有更高的功率密度和转矩密度,较好的散热能力。本文对轴向磁场轮边直驱永磁盘式电机进行研究。首先,本文对永磁盘式电机的拓扑结构特点进行研究,从电机功率与电磁负荷表达式出发,比较了径向磁场与轴向磁场两种形式的功率密度与转矩密度,采用多极数、大径长比的电机结构有利于显著提升永磁盘式电机转矩密度。通过对比永磁盘式电机不同拓扑结构的特点,选择双定子单转子作为轮边直驱电机的拓扑结构。其次,本文从汽车动力学特性角度出发,建立纯电动汽车动力性能指标约束模型,根据轮边驱动纯电动汽车的动力特性指标要求,对电机性能参数进行校核,确定电机的恒功率以及恒转矩运行区间。建立多环等效磁路解析模型,对轴向磁通结构双定子的齿、轭部磁密进行数值计算。对双定子绕组串、并联下的电流密度、电机热负荷、电感参数进行了计算。分析空载反电动势对电机的影响,合理优化电机空载反电动势,提高电机在全速域区间运行效率。编制双定子单转子结构永磁盘式电机电磁程序,计算永磁盘式电机电磁方案。最后,本文通过三维有限元建模仿真对电机进行建模与分析。分析了轴向磁场永磁盘式电机三维稳态磁场,研究轴向磁场永磁电机的定子磁密与气隙磁密分布特点。分析了轴向磁场永磁盘式电机的转矩,对影响电机转矩脉动的齿槽转矩和纹波转矩分别进行分析并通过斜极来减小转矩脉动,提高电机转矩输出的平稳性。对电机进行水冷结构温度场仿真,分析了绕组与永磁体温升,验证电机热负荷设计的合理性。
【图文】：

要求以及电机结构、材料、特点分析的基础上，选用盘式无铁心永磁同步电机作为电动汽车轮毂直驱电机。图1.1 盘式无铁心永磁同步电动机结构示意图Fig.1.1 Schematic diagram of discless permanent magnet synchronous motor该磁钢采用 HALBACH阵列结构来使气隙磁密波形得到优化[19-20]。但是该磁钢结构较为复杂，不但设计难度较大，，而且永磁体很难粘黏和固定。从电机相关参数可以看出，无铁心电机的电枢反应很弱，电枢磁场对空载磁场不会产生明显的弱磁效应。图1.2 卷绕工艺定子铁心Fig.1.2Woundmanufacturingprocessstatorcore

不但设计难度较大，而且永磁体很难粘黏和固定。从电机相关参数可以看出，无铁心电机的电枢反应很弱，电枢磁场对空载磁场不会产生明显的弱磁效应。图1.2 卷绕工艺定子铁心Fig.1.2Woundmanufacturingprocessstatorcore
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM351

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 涂耀文;陆正刚;孙效杰;;基于Ansys的盘式永磁同步电动机的仿真和试验[J];华东交通大学学报;2015年03期

2 多宏宇;王鑫;葛建平;;我国纯电动汽车制造业的产业关联效应分析——基于2010年全国投入产出延长表[J];中国地质大学学报(社会科学版);2015年03期

3 黄允凯;周涛;董剑宁;郭保成;张莉;;轴向永磁电机及其研究发展综述[J];中国电机工程学报;2015年01期

4 孙效杰;陆正刚;张劲;;低地板有轨电车用盘式永磁电机直驱技术[J];同济大学学报(自然科学版);2014年08期

5 梁培鑫;柴凤;李翠萍;顾磊;;水冷电机水路设计的研究[J];微电机;2013年05期

6 王晓远;陈静;王平欣;;电动汽车盘式轮毂永磁电机设计[J];沈阳工业大学学报;2012年03期

7 濮卉;于新龙;;电动汽车轮边驱动系统驱动方式与特点分析[J];汽车实用技术;2012年01期

8 唐任远;赵清;周挺;;稀土永磁电机正进入大发展的新时期[J];沈阳工业大学学报;2011年01期

9 盛义发;喻寿益;桂卫华;洪镇南;;轨道车辆用永磁同步电机系统弱磁控制策略[J];中国电机工程学报;2010年09期

10 曹秉刚;;中国电动汽车技术新进展[J];西安交通大学学报;2007年01期

相关博士学位论文 前3条

1 高鹏;电动汽车用永磁轮毂电机的设计研究[D];天津大学;2015年

2 孙会来;电传动矿用汽车轮边驱动系统动力学分析与协同优化[D];北京科技大学;2015年

3 任利惠;独立车轮导向技术研究[D];同济大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 徐昕;非晶合金轴向磁通永磁电机的设计[D];沈阳工业大学;2016年

2 吴迪;车用轴向永磁轮毂电机特性研究和改进方案设计[D];北京理工大学;2016年

3 张力;电动汽车用高功率密度永磁同步电机设计研究[D];天津大学;2016年

4 毕云龙;轴向磁场反凸极永磁同步轮毂电机研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 孙晓坤;分布式驱动电动汽车机电复合制动控制策略研究[D];北京理工大学;2015年

6 张涛;电动汽车双电机独立驱动用粘性联轴器研究[D];北京理工大学;2015年

7 章超;机械变磁通轴向磁场永磁同步电机设计与电磁特性分析[D];江西理工大学;2015年

8 赵健;混合动力车用大功率永磁起动发电机研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

9 张慧慧;基于电子差速的轮边驱动电动汽车动力驱动系统仿真研究[D];长安大学;2010年

10 孙昕;盘式永磁电机主要参数的计算与分析[D];沈阳工业大学;2008年

本文编号：2700537