基于田口算法的电动物流车用永磁同步电机多目标优化设计

发布时间：2020-12-27 20:18

　　近年来,电动汽车在全球范围内蓬勃发展。受益于国家政策的支持、人民环保意识的提高与电池关键技术的迅速发展,电动汽车已在中国汽车市场占据一席之地,并成为未来汽车发展的主要趋势。目前网络购物以及物流、快递行业的迅猛发展,使得纯电动物流专用车的需求不断增加,作为邮政、物流及快递用车,续航能力强、载货空间大、动力性强、品质可靠是客户最为关注的重点。这就要求电动物流汽车的驱动电机体积小、效率高、续航能力强以及具有高转矩密度。本文针对上述问题,根据某新能源汽车公司的实际需求,设计了一款30kW电动物流车用永磁同步电机,并对其进行了性能仿真分析、参数优化及试验研究。主要内容包括以下四个方面:（1）本文根据永磁同步电机的性能要求,进行动力性能分析,根据动力性能指标参数,得出电机系统的初步参数。结合永磁电机的电磁设计理论与设计经验,完成额定功率为30kW的电动物流车用永磁同步电机本体电磁设计。为了尽可能提高电机的转矩密度与最高效率,转子采用内置"V"型永磁体结构。为了减小电机磁场引起的涡流损耗和磁滞损耗、提高槽满率,电机采用整数槽单层分布绕组,转子8极,定子48槽。定子铁芯使用0.35mm厚的硅钢片叠压而... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

四代Pruis驱动电机结构图

同样以永磁同步电动机作为驱动系统的还有德国宝马i3纯电动汽车,例如,较新一点的BMWi3 2016其驱动电机采用了峰值功率125kW,峰值转矩250N.m,最高转速和功率密度分别为12800rpm和3.8kW/kg,而且重量却只有49kg的混合磁阻永磁同步电机,本质上是永磁同步电机与磁阻电机结合体。电机转子结构构如图1.2所示,该型电机转子采用多层U型IPM正弦化分块斜极设计[11],有效提高了磁阻转矩,降低了谐波、转矩脉动。为达到更高的电机效率同时并实现$4.7/kW这一目标,作为世界上电机的前沿技术研发及推广者-美国橡树岭实验室,研发出一种铁氧体的永磁同步电机方案,该型电机在实际应用中取得了较大的成功,且该型电机的效率及功率密度均已超过Prius2010。其结构图如图1.3所示。其后续电机方案现仍然处在优化阶段中,美国橡树岭实验室宣称在其新一代的电机产品中,新型电机的功率密度将会提高50%,即能够达到16.2kW/L、4.5kW/kg,同时,该电机的峰值效率能够达到并超过97%,其效率在最高转速14000rpm区内,也可以有效维持在95%以上,具有超强的续航能力。除了橡树岭实验室,在美国还有通用汽车公司以及UQM等企业同时也在将效率更高、体积则更小及成本要更低作为研发目标进行新型电机的研发。

为达到更高的电机效率同时并实现$4.7/kW这一目标,作为世界上电机的前沿技术研发及推广者-美国橡树岭实验室,研发出一种铁氧体的永磁同步电机方案,该型电机在实际应用中取得了较大的成功,且该型电机的效率及功率密度均已超过Prius2010。其结构图如图1.3所示。其后续电机方案现仍然处在优化阶段中,美国橡树岭实验室宣称在其新一代的电机产品中,新型电机的功率密度将会提高50%,即能够达到16.2kW/L、4.5kW/kg,同时,该电机的峰值效率能够达到并超过97%,其效率在最高转速14000rpm区内,也可以有效维持在95%以上,具有超强的续航能力。除了橡树岭实验室,在美国还有通用汽车公司以及UQM等企业同时也在将效率更高、体积则更小及成本要更低作为研发目标进行新型电机的研发。在我国,经过多年的研究与发展,比亚迪、北汽、奇瑞等著名国内汽车企业已经实现了电动汽车量产和推广应用,在电动汽车用的永磁同步电机研发方面,我国巨一以及精进电动等企业也取得了较多的骄人成绩及较大的突破。表1.2列举了我国从事电动汽车用电机生产制造出的主要产品成果[12-13]。综合来看,我国对驱动电机的研究已经取得了比较大的突破,有能力自主研发出能够满足各类电动汽车需求的电机产品,而且部分主要性能指标在相同功率等级种已经达到了国际的先进水平。但是在某些性能指标上,如峰值转速、效率以及功率密度等方面相对于国外先进水平来说,仍然具有一定的差距。


本文编号：2942418