电动汽车用轴向磁通轮毂电机设计与优化
发布时间：2025-04-22 23:21
轮毂电机对所选用电机的轴向尺寸、整体结构以及重量等要求苛刻,传统轮毂电机主要采用的是径向磁通永磁电机(Radial Flux Permanent Magnet,RFPM),而通过研究轴向磁通永磁(Axial Flux Permanent Magnet,AFPM)电机发现,与RFPM相比,AFPM电机在功率密度、转矩密度和轴向尺寸等方面独具优势,更适合作为轮毂电机。本文以城市物流配送车为匹配安装对象,设计一款轴向磁通永磁轮毂(Axial Flux Permanent Magnet In-Wheel,AFPMW)电机,该电机要满足轮毂电机驱动对尺寸和性能的要求。首先,本文对轮毂电机进行动力性能匹配,通过对比AFPM电机的各种磁路拓扑结构,认为内转子(Axial Flux Internal Rotor,AFIR)磁路结构更适合应用在AFPMW电机上,并给出了基本的电磁设计方案。运用ANSYS Maxwell有限元分析(FEA)软件对电机的电磁方案进行校核。其次,针对转矩脉动对轮毂电机平稳运行产生的影响,本文以齿槽转矩和纹波转矩为双目标进行转矩脉动的优化,优化方法包括改变极弧系数、斜槽、斜极三种...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 轴向磁通轮毂电机概述
1.1.1 研究背景及意义
1.1.2 国内外研究现状
1.1.3 研究中存在的问题
1.2 研究的主要内容
1.3 本章小结
第二章 轴向磁通轮毂电机的性能要求与电磁方案设计
2.1 引言
2.2 轴向磁通轮毂电机的动力性能匹配与技术要求
2.2.1 车辆参数及性能
2.2.2 电机功率匹配
2.2.3 电机转速匹配
2.2.4 电机转矩匹配
2.3 轴向磁通轮毂电机的电磁设计与分析
2.3.1 电机的拓扑结构
2.3.2 主要结构尺寸的确定
2.3.3 极槽配合的设计
2.3.4 电枢绕组的设计
2.3.5 磁极的设计
2.3.6 气隙长度的确定
2.4 轴向磁通轮毂电机的工作特性的计算与校核
2.5 本章小结
第三章 基于MAXWELL的轴向磁通轮毂电机的有限元分析
3.1 引言
3.2 电磁场基本理论与有限元分析软件
3.3 轴向磁通轮毂电机的有限元模型的建立
3.3.1 几何模型的建立
3.3.2 材料的设置、边界条件
3.3.3 网格剖分及求解设置
3.4 轴向磁通轮毂电机的静态场分析
3.4.1 静磁场分布
3.4.2 静磁场状态下电机的特性曲线
3.5 轴向磁通轮毂电机的瞬态场分析
3.5.1 瞬态状态下的运动条件设定
3.5.2 边界条件的设置
3.5.3 激励及求解设置
3.5.4 瞬态磁场的计算及分析
3.6 本章小结
第四章 轴向磁通轮毂电机的转矩脉动优化
4.1 引言
4.2 脉动转矩的产生
4.3 齿槽转矩的分析与优化
4.3.1 齿槽转矩的计算
4.4 纹波转矩的分析与计算
4.4.1 影响纹波转矩的因素
4.4.2 纹波转矩因数(TRF)
4.5 转矩脉动的优化
4.5.1 极弧系数的优化法
4.5.2 斜槽、斜极的优化法
4.6 本章小结
第五章 轴向磁通轮毂电机的损耗分析
5.1 引言
5.2 定子绕组损耗
5.3 定子铁心损耗
5.3.1 铁心损耗计算模型
5.3.2 铁心饱和对定子铁心损耗的影响
5.4 转子涡流损耗
5.4.1 转子涡流损耗原理和计算模型
5.4.2 转子材料对转子涡流损耗的影响
5.5 永磁体涡流损耗
5.5.1 永磁体涡流损耗产生机理
5.5.2 永磁体涡流损耗仿真计算
5.5.3 永磁体径向分段对涡流损耗的影响
5.5.4 永磁体圆周分段对涡流损耗的影响
5.6 本章小结
第六章 样机制作与实验测试
6.1 引言
6.2 轴向磁通轮毂电机的原理样机制造
6.3 样机的实验测试
6.4 样机的装车测试
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的科研成果
本文编号：4040866
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 轴向磁通轮毂电机概述
1.1.1 研究背景及意义
1.1.2 国内外研究现状
1.1.3 研究中存在的问题
1.2 研究的主要内容
1.3 本章小结
第二章 轴向磁通轮毂电机的性能要求与电磁方案设计
2.1 引言
2.2 轴向磁通轮毂电机的动力性能匹配与技术要求
2.2.1 车辆参数及性能
2.2.2 电机功率匹配
2.2.3 电机转速匹配
2.2.4 电机转矩匹配
2.3 轴向磁通轮毂电机的电磁设计与分析
2.3.1 电机的拓扑结构
2.3.2 主要结构尺寸的确定
2.3.3 极槽配合的设计
2.3.4 电枢绕组的设计
2.3.5 磁极的设计
2.3.6 气隙长度的确定
2.4 轴向磁通轮毂电机的工作特性的计算与校核
2.5 本章小结
第三章 基于MAXWELL的轴向磁通轮毂电机的有限元分析
3.1 引言
3.2 电磁场基本理论与有限元分析软件
3.3 轴向磁通轮毂电机的有限元模型的建立
3.3.1 几何模型的建立
3.3.2 材料的设置、边界条件
3.3.3 网格剖分及求解设置
3.4 轴向磁通轮毂电机的静态场分析
3.4.1 静磁场分布
3.4.2 静磁场状态下电机的特性曲线
3.5 轴向磁通轮毂电机的瞬态场分析
3.5.1 瞬态状态下的运动条件设定
3.5.2 边界条件的设置
3.5.3 激励及求解设置
3.5.4 瞬态磁场的计算及分析
3.6 本章小结
第四章 轴向磁通轮毂电机的转矩脉动优化
4.1 引言
4.2 脉动转矩的产生
4.3 齿槽转矩的分析与优化
4.3.1 齿槽转矩的计算
4.4 纹波转矩的分析与计算
4.4.1 影响纹波转矩的因素
4.4.2 纹波转矩因数(TRF)
4.5 转矩脉动的优化
4.5.1 极弧系数的优化法
4.5.2 斜槽、斜极的优化法
4.6 本章小结
第五章 轴向磁通轮毂电机的损耗分析
5.1 引言
5.2 定子绕组损耗
5.3 定子铁心损耗
5.3.1 铁心损耗计算模型
5.3.2 铁心饱和对定子铁心损耗的影响
5.4 转子涡流损耗
5.4.1 转子涡流损耗原理和计算模型
5.4.2 转子材料对转子涡流损耗的影响
5.5 永磁体涡流损耗
5.5.1 永磁体涡流损耗产生机理
5.5.2 永磁体涡流损耗仿真计算
5.5.3 永磁体径向分段对涡流损耗的影响
5.5.4 永磁体圆周分段对涡流损耗的影响
5.6 本章小结
第六章 样机制作与实验测试
6.1 引言
6.2 轴向磁通轮毂电机的原理样机制造
6.3 样机的实验测试
6.4 样机的装车测试
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的科研成果
本文编号：4040866
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/4040866.html
