电动汽车用磁齿轮复合电机的设计与性能分析

发布时间：2023-03-26 14:48

　　当前,我国面临着日益严重的环境问题和能源问题,电动汽车以其节能、环保的特性而被认为是缓解环境污染和能源枯竭的方法之一。齿轮传动系统不仅使得电动汽车的结构变得复杂,还存在着噪声大、损耗高等问题,因此省去了齿轮传动装置的直驱系统具有十分广阔的应用前景。作为一种高转矩密度的直驱电机,磁齿轮复合电机在诸如电动汽车等低速大转矩的应用场景下有着不俗的潜力。但是,磁齿轮复合电机需要大量的稀土永磁体励磁,这不仅使得电机的生产成本居高不下,还会在运转时产生大量的涡流损耗,对电机的安全性造成一定影响。本文在分析了不同工况下电动汽车驱动电机重要参数的基础上,对非耦合磁路的磁齿轮复合电机进行建模优化,提出了一种内转子交替极磁齿轮复合电机(IRCP-MGPM),该结构减少了电机的永磁体使用量,提高了永磁体利用率,降低了电机的涡流损耗和铁心损耗。进一步地,本文将Halbach阵列应用于此电机的内转子两侧,进而提出了一种内转子Halbach交替极磁齿轮复合电机(IRHCPMGPM),该结构能够有效提高电机的输出转矩并降低内转子轭部的磁场饱和度。本文的研究工作从以下几个角度展开:首先,分析了磁齿轮复合电机应用于电动汽...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 磁齿轮及磁齿轮复合电机的发展概况
    1.3 .电动汽车用驱动电机的简述
        1.3.1 驱动电机的分类及特点
        1.3.2 国内外电动汽车驱动电机的研发状况
    1.4 交替极电机与Halbach阵列的概述
        1.4.1 交替极电机的国内外研究现状
        1.4.2 Halbach阵列的国内外研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第二章 驱动电机参数匹配及磁齿轮建模分析
    2.1 引言
    2.2 电动汽车驱动电机参数匹配
        2.2.1 电动汽车系统与直接式动力驱动系统结构
        2.2.2 驱动电机的选择
        2.2.3 驱动电机参数设计
    2.3 磁齿轮复合电机及磁齿轮的结构特点
    2.4 磁齿轮的磁场调制原理
    2.5 磁齿轮的建模与分析
        2.5.1 有限元法介绍
        2.5.2 内转子单独励磁时谐波磁场
        2.5.3 外转子单独励磁时谐波磁场
        2.5.4 内外转子共同励磁时谐波磁场
    2.6 本章小结
第三章 磁齿轮复合电机的设计与优化
    3.1 引言
    3.2 内电机的设计
        3.2.1 分数槽集中绕组
        3.2.2 内电机永磁体厚度的优化
        3.2.3 极弧系数的优化
    3.3 磁齿轮复合电机的建模与优化
        3.3.1 磁齿轮复合电机极对数的选择
        3.3.2 永磁体的优化
        3.3.3 调磁环的优化
        3.3.4 气隙的优化
    3.4 磁齿轮复合电机参数
    3.5 本章小结
第四章 交替极磁齿轮复合电机的性能分析
    4.1 引言
    4.2 .电磁性能分析
        4.2.1 磁场分析
        4.2.2 反电势分析
        4.2.3 转矩分析
    4.3 损耗分析
        4.3.1 铁心损耗
        4.3.2 永磁体涡流损耗
    4.4 常规极与交替极电机的综合比较
    4.5 本章小结
第五章 Halbach交替极磁齿轮复合电机的有限元分析
    5.1 引言
    5.2 Halbach充磁的基本原理
        5.2.1 Halbach阵列气隙磁场的正弦性原理
        5.2.2 Halbach阵列的单边效应
    5.3 内转子Halbach交替极磁齿轮复合电机的有限元仿真
        5.3.1 磁场分析
        5.3.2 转矩分析
    5.4 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表论文与科研成果



本文编号：3771162