非晶合金定子铁芯对再制造电机性能影响研究

发布时间：2017-09-29 03:36

  本文关键词：非晶合金定子铁芯对再制造电机性能影响研究

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【摘要】：随着能源危机和环境问题的日益严重,在全球范围掀起了电动汽车开发热潮。我国纯电动及混合动力汽车发展迅猛,永磁同步电机作为电驱动系统的核心部件,不仅量大面广,且材料价值可观,再制造潜力巨大；此外,其材料、结构、性能要求特点异于传统电机、再制造设计限制因素众多等使得再制造难度大,国内外相关研究较少。针对电机再制造研究现状,提出采用非晶合金定子铁芯提高再制造电机性能。首先,将原电机旧硅钢定子铁芯替换为相同尺寸非晶合金铁芯对其进行再制造。通过试验测试了非晶合金磁性能,基于2D有限元模型,对比并分析了额定转速3000r/min,额定功率13kw时再制造电机与原电机的空载、负载性能,替换后再制造电机的效率提升1.8%,但额定负载转矩收缩6%。其次,为了恢复上述再制造电机额定负载转矩,提出对再制造电机中非晶合金定子铁芯槽型尺寸及绕组结构进行优化,与旧电机相比,优化后的再制造电机,效率提高1.9%,额定转矩相等。试制了再制造电机样机,并通过试验验证了仿真结果的正确性。最后,采用非晶合金铁芯与旧硅钢叠片铁芯轴向组合的混合定子铁芯来提高再制造电机性能。介绍了混合定子铁芯结构,建立了非晶合金定子铁芯占混合铁芯体积分数50%时电机的3D有限元模型,详细分析了转速3000r/min时电机再制造前后的空载和负载性能,再制造电机较原电机转矩收缩了4%,效率提高了1%。同时分析了混合铁芯再制造电机转矩、损耗、效率随非晶合金铁芯比例变化规律。结果表明,与其他比例相比,非晶合金占比50%时混合铁芯再制造电机在提高效率的同时减少了转矩收缩,且旧定子铁芯材料利用率高达50%。
【关键词】：电动汽车 永磁同步电机 再制造 非晶合金 定子铁芯
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TG139.8
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 致谢10-16
• 第一章 绪论16-30
• 1.1 电动汽车永磁同步电机再制造的背景与意义16-18
• 1.1.1 永磁同步电机再制造的研究背景16-17
• 1.1.2 永磁同步电机再制造的研究意义17-18
• 1.2 电机再制造国内外研究现状18-20
• 1.2.1 电机再制造的国外研究现状18-19
• 1.2.2 电机再制造的国内研究现状19-20
• 1.3 电动汽车永磁同步电机再制造难点20-21
• 1.4 非晶合金电机国内外研究现状21-27
• 1.4.1 非晶合金简介21-22
• 1.4.2 非晶合金在电机中的应用研究现状22-27
• 1.5 论文的主要内容及结构27-30
• 1.5.1 论文的选题27-28
• 1.5.2 论文的主要研究内容28-29
• 1.5.3 论文的组织结构29-30
• 第二章 非晶合金节能及电磁场有限元理论30-40
• 2.1 常用软磁材料简介30-31
• 2.2 非晶合金与硅钢性能对比31-33
• 2.3 非晶合金用于再制造电机能效提升原理33-36
• 2.3.1 再制造电机故障及损耗分析33-34
• 2.3.2 非晶合金节能原理34-36
• 2.4 再制造电机有限元分析理论基础36-39
• 2.4.1 电机电磁场的基本方程36-37
• 2.4.2 稳态标量位和矢量位微分方程37-38
• 2.4.3 微分方程及其边界条件的建立38-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 非晶合金定子铁芯替换对再制造电机性能影响40-49
• 3.1 再制造电机40
• 3.2 再制造电机选型40-42
• 3.2.1 电动汽车永磁同步电机的结构40-41
• 3.2.2 再制造电机参数41-42
• 3.3 再制造电机有限元分析42-48
• 3.3.1 再制造电机有限元模型的建立42-44
• 3.3.2 空载性能分析44-46
• 3.3.3 负载性能分析46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 再制造电机定子铁芯结构优化49-62
• 4.1 再制造电机定子优化理论分析49-51
• 4.2 定子铁芯结构参数对电机性能影响规律51-54
• 4.2.1 轭部高度、齿宽对损耗影响规律51-52
• 4.2.2 轭部高度、齿宽对转矩影响规律52-54
• 4.3 最优参数确定54-55
• 4.4 定子铁芯优化后再制造性能仿真对比55
• 4.5 试验验证55-61
• 4.5.1 样机制造56-58
• 4.5.2 电驱动系统综合性能试验台架58-60
• 4.5.3 电机性能测试60
• 4.5.4 误差分析60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 混合铁芯再制造永磁同步电机性能分析62-74
• 5.1 再制造电机混合铁芯结构设置62-63
• 5.2 混合铁芯电机有限元分析63-70
• 5.2.1 混合铁芯电机有限元模型建立64-65
• 5.2.2 混合铁芯电机空载性能分析65-67
• 5.2.3 混合铁芯电机负载性能分析67-70
• 5.3 混合铁芯电机性能随混合比例变化规律70-73
• 5.3.1 混合铁芯电机转矩随混合比例变化规律71-72
• 5.3.2 混合铁芯电机损耗随混合比例变化规律72
• 5.3.3 混合铁芯电机效率随混合比例变化规律72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕±学位期间的学术活动及成果情况80

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本文编号：939797