高功率密度无刷直流车窗电机设计与研究
发布时间：2023-04-02 14:26
汽车车窗电机是车门玻璃电动升降的动力源,为了保证玻璃升降过程中安全性和舒适性,需要驱动电机可控性好、噪音小等特点,相比于传统有刷直流车窗电机,无刷直流电机具有效率高、体积小以及控制精度高等优点,是汽车车窗用电机发展的必然趋势。由于车门内安装空间的限制,这就要求驱动电机具有小体积、高功率密度,为此本文对汽车车窗用高功率密度无刷直流电机进行了设计研究。首先,根据玻璃升降器的工作方式,确定电机与减速器配合的传动方案,参照车窗电机设计标准以及结合高功率密度电机的设计特点,初步确定永磁无刷直流车窗电机的额定性能参数。其次,提出高功率密度车窗电机总体方案设计,主要包括四大部分:高性能材料的选择:永磁材料、铁芯材料以及绕组材料;定转子结构参数优化设计:定子铁芯长度、气隙长度、定子槽口宽、永磁体磁化方向厚度;本体结构的轻量化设计:定子爪级结构和固定座的开槽结构;电机的散热处理:线圈绕组的灌封工艺。再次,利用路算的结果在Ansoft软件建立电机仿真模型,在RMxprt模块下进行总体电磁方案仿真,初步调整优化结构尺寸,再导入到Maxwell 2D模块中进行有限元仿真,分析电机各项工作参数。最后,制造电机原...
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外车窗电机的研究现状
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 车窗电机产品现状
1.3 汽车车窗电机的发展趋势
1.3.1 无刷直流电机的特点
1.3.2 无刷直流电机设计热点
1.4 课题研究意义
1.5 本文主要创新点及章节安排
1.5.1 本文主要创新点
1.5.2 本文章节安排
2 高功率密度无刷直流车窗电机的设计原理及特点
2.1 无刷直流电机的工作原理
2.2 无刷直流电机数学模型
2.3 无刷直流电机的结构
2.3.1 永磁无刷直流电机本体结构
2.3.2 转子位置传感器
2.3.3 逆变器
2.4 高功率密度电机的特点
2.4.1 转子高速化
2.4.2 高电磁负荷
2.5 本章小结
3 高功率密度无刷直流车窗电机总体方案设计
3.1 高功率密度车窗电机性能参数确定
3.2 高功率密度车窗电机主要尺寸设计
3.3 高功率密度车窗电机电磁设计
3.3.1 高性能材料选择
3.3.2 磁路设计
3.4 单目标参数化结构设计
3.4.1 定子铁芯结构
3.4.2 气隙长度设计
3.4.3 极槽配合设计
3.4.4 定子槽型结构设计
3.4.5 永磁体结构设计
3.5 多目标参数化结构设计
3.5.1 变量参数和目标函数
3.5.2 多目标参数化分析
3.6 轻量化结构设计
3.6.1 定子结构
3.6.2 固定底座结构
3.7 电磁计算
3.7.1 绕组计算
3.7.2 性能计算
3.8 散热处理
3.9 本章小结
4 高功率密度无刷直流车窗电机有限元仿真分析
4.1 有限元分析理论
4.1.1 有限元原理
4.1.2 有限元数学模型
4.1.3 有限元求解步骤
4.1.4 ANSYS有限元分析软件的介绍
4.2 Ansoft RMxprt仿真分析
4.3 Maxwell2D有限元仿真分析
4.3.1 电机仿真模型
4.3.2 网格剖分
4.3.3 电机静态场分析
4.3.4 电机瞬态场分析
4.4 电机性能参数计算与仿真分析
4.5 仿真结果分析
4.6 本章小结
5 高功率密度无刷直流车窗电机性能测试与分析
5.1 电机总体结构装配
5.2 电机测功机系统搭建
5.2.1 测功机系统组成
5.2.2 电机性能测试系统
5.3 实验测试
5.3.1 电机空载试验
5.3.2 电机负载试验
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
作者简历
本文编号：3779384
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外车窗电机的研究现状
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 车窗电机产品现状
1.3 汽车车窗电机的发展趋势
1.3.1 无刷直流电机的特点
1.3.2 无刷直流电机设计热点
1.4 课题研究意义
1.5 本文主要创新点及章节安排
1.5.1 本文主要创新点
1.5.2 本文章节安排
2 高功率密度无刷直流车窗电机的设计原理及特点
2.1 无刷直流电机的工作原理
2.2 无刷直流电机数学模型
2.3 无刷直流电机的结构
2.3.1 永磁无刷直流电机本体结构
2.3.2 转子位置传感器
2.3.3 逆变器
2.4 高功率密度电机的特点
2.4.1 转子高速化
2.4.2 高电磁负荷
2.5 本章小结
3 高功率密度无刷直流车窗电机总体方案设计
3.1 高功率密度车窗电机性能参数确定
3.2 高功率密度车窗电机主要尺寸设计
3.3 高功率密度车窗电机电磁设计
3.3.1 高性能材料选择
3.3.2 磁路设计
3.4 单目标参数化结构设计
3.4.1 定子铁芯结构
3.4.2 气隙长度设计
3.4.3 极槽配合设计
3.4.4 定子槽型结构设计
3.4.5 永磁体结构设计
3.5 多目标参数化结构设计
3.5.1 变量参数和目标函数
3.5.2 多目标参数化分析
3.6 轻量化结构设计
3.6.1 定子结构
3.6.2 固定底座结构
3.7 电磁计算
3.7.1 绕组计算
3.7.2 性能计算
3.8 散热处理
3.9 本章小结
4 高功率密度无刷直流车窗电机有限元仿真分析
4.1 有限元分析理论
4.1.1 有限元原理
4.1.2 有限元数学模型
4.1.3 有限元求解步骤
4.1.4 ANSYS有限元分析软件的介绍
4.2 Ansoft RMxprt仿真分析
4.3 Maxwell2D有限元仿真分析
4.3.1 电机仿真模型
4.3.2 网格剖分
4.3.3 电机静态场分析
4.3.4 电机瞬态场分析
4.4 电机性能参数计算与仿真分析
4.5 仿真结果分析
4.6 本章小结
5 高功率密度无刷直流车窗电机性能测试与分析
5.1 电机总体结构装配
5.2 电机测功机系统搭建
5.2.1 测功机系统组成
5.2.2 电机性能测试系统
5.3 实验测试
5.3.1 电机空载试验
5.3.2 电机负载试验
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
作者简历
本文编号：3779384
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