轮毂式电动汽车用开关磁阻电机设计与仿真优化

发布时间：2023-04-02 04:30

　　轮毂电机具有简化系统构成、提高传动效率和可独立控制等优点,成为未来电动汽车发展的一个重要方向。但是由于电动汽车的高性能指标要求和轮毂内部安装空间的限制,对电机转矩密度、转矩脉动和过载能力要求很高。减速驱动式轮毂电机属于轮毂电机的一种,其将内转子驱动电机与减速机构集成在一起。本文针对应用于减速驱动式轮毂电机中的高速内转子驱动电机的设计要求,分析了几种常用驱动电机的优缺点,设计了一台开关磁阻电机。本文首先分析了轮毂电机两种驱动方式的特点,根据电动汽车动力性能要求,确定了驱动电机的设计参数要求。分析总结了开关磁阻电机的基本原理、基本结构与设计流程,基于开关磁阻电机的设计理论,参考传统电机的设计经验,设计了一台32kW的三相12/8极开关磁阻电机。根据得到的电机初始尺寸参数,利用ANSYS Maxwell软件进行了建模与仿真分析,并对电机的部分参数进行了参数化仿真分析,探讨了电机气隙、定转子极弧与定子轭厚对电机转矩的影响规律,并确定了电机的尺寸参数。针对优化电机的转矩,提出了新的定转子齿极结构。基于ANSYS Maxwell软件,利用遗传算法进行了多目标优化,优化后的电机转矩增大,转矩脉动降低...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景与意义
    1.2 轮毂电机的国内外研究现状
        1.2.1 国外轮毂电机研究现状
        1.2.2 国内轮毂电机研究现状
        1.2.3 轮毂电机在汽车上的应用现状
    1.3 开关磁阻电机的研究现状
        1.3.1 开关磁阻电机研究现状
        1.3.2 开关磁阻电机在汽车上的应用现状
    1.4 本文的主要内容与章节安排
第2章 轮毂电机的总体方案研究
    2.1 轮毂电机驱动方式选择
    2.2 轮毂电机的动力性能要求
    2.3 驱动电机的种类与选择
        2.3.1 驱动电机的种类
        2.3.2 驱动电机的选择
    2.4 本章小结
第3章 开关磁阻电机的电磁设计
    3.1 开关磁阻电机的基本原理
    3.2 开关磁阻电机的基本结构
    3.3 开关磁阻电机的设计流程
    3.4 开关磁阻电机相关参数计算及特性分析
        3.4.1 相数与定转子极数选取
        3.4.2 电磁功率的计算
        3.4.3 电负荷与磁负荷
        3.4.4 开关磁阻电机主要尺寸参数的确定
        3.4.5 开关磁阻电机其他参数的确定
    3.5 本设计电机参数确定
    3.6 本章小结
第4章 基于Maxwell的SRM有限元分析
    4.1 电机电磁场分析理论基础
    4.2 有限元法与ANSYSMaxwell简介
        4.2.1 有限元法简介
        4.2.2 ANSYSMaxwell简介
    4.3 SRM的RMxprt模型建立及性能曲线分析
        4.3.1 SRM建模
        4.3.2 RMxprt仿真结果与分析
    4.4 SRM的二维模型建立及性能曲线分析
        4.4.1 SRM建模
        4.4.2 仿真结果与分析
    4.5 SRM结构对电机瞬态特性的影响参数化分析
        4.5.1 气隙的影响分析
        4.5.2 定转子极弧的影响分析
        4.5.3 定子轭厚的影响分析
    4.6 本章小结
第5章 SRM的定转子齿极结构优化
    5.1 定子结构优化设计
    5.2 转子结构优化设计
        5.2.1 转子齿顶高度的影响
        5.2.2 矩形槽宽度的影响
        5.2.3 矩形槽深度的影响
    5.3 本章小结
第6章 开关磁阻电机的优化设计
    6.1 基于遗传算法的SRM优化设计
        6.1.1 遗传算法理论分析
        6.1.2 ANSYSMaxwell优化工具简介
        6.1.3 SRM优化设计
    6.2 遗传算法与定子齿极混合优化
    6.3 本章小结
结论
攻读硕士学位期间所发表的论文
参考文献
致谢



本文编号：3778538