电动车用新型混合励磁分段转子开关磁阻电机研究
发布时间：2022-01-16 00:21
随着汽车保有量持续增加,传统燃油汽车的发展带来能源紧缺和环境污染两大问题,电动汽车成为世界各国研究的热点。驱动电机作为电动车的核心部件,其输出特性直接影响电动车的整车性能。开关磁阻电机具有结构简单、容错性高、调速范围宽和启动转矩大等优点,非常适合作为电动车用驱动电机。本文在12/8极分段转子开关磁阻电机定子槽口加入12块永磁体,构成了一种新型的混合励磁分段转子开关磁阻电机。本文首先阐述了课题研究背景及意义,介绍了开关磁阻电机的发展状况以及其在电动车方面的应用。分析了混合励磁分段转子开关磁阻电机的拓扑结构和工作原理,建立了混合励磁分段转子开关磁阻电机的数学模型,并用等效磁路法验证其增磁原理。其次,根据电动车用驱动电机的性能需求,提出了电机设计目标和原则,由定转子极弧约束条件求解出定转子极弧范围,并建立了混合励磁分段转子开关磁阻电机的准线性模型,设计了电机的定子内径、电机轴长、定转子齿和绕组匝数等主要结构参数,建立了Maxwell参数化模型并进行主要尺寸参数优化,对比了优化前后电机的磁链特性和转矩性能。然后,建立了Maxwell 2D静态场模型,完成电感特性、磁链特性、矩角特性和齿槽转矩的...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
常规SSRM
第一章绪论51.2.4混合磁阻电机发展及其在电动车上的应用(a)定子槽加永磁体(b)定子齿加永磁体(c)A型定子轭(d)型定子轭图1.2定子的不同位置添加永磁体混合磁阻电机（HybridExcitationSwitchedReluctanceMachine，简称HRM）是在开关磁阻电机本体上加有高性能永磁体，以增强电机转矩性能。一般在定子上增加永磁体以提高功率密度。HRM磁场激励源有两种，一种是绕组励磁，另一种是永磁体励磁。在定子上增加永磁体，一方面不影响电机的可靠性和高速运行性能，另一方面可增加了平均转矩、降低了铜耗。在定子极上添加永磁体有三种方式，分别是在定子槽、定子齿和定子轭上，图1.2(a)中电机在定子槽口加入永磁体，其平均转矩增加，齿槽转矩几乎为零，图1.2(b)中电机的齿槽转矩不为零，但提供了更多的绕组空间，图1.2(c)和(d)中电机都是在定子轭加永磁体，区别在于后者绕组缠绕在辅助桥上。
第二章混合励磁分段转子开关磁阻电机理论分析10向与绕组通电方向一致，二者产生的磁链叠加，这相当于在绕组产生的励磁基础上并联一个永磁体磁源。每个定子齿的齿尖采用极靴设计，为定子槽口的永磁体提供结构支撑。和普通的SRM绕组连接方式不同，HESSRM采用整距绕组形式，每相绕组跨过三个定子齿，且每个定子槽只加有一相绕组，“+”代表绕组电流方向为垂直纸面向外，“-”代表绕组电流方向为垂直纸面向内，根据通电直导线中的安培定则可得到磁感应线在定子上形成NSNSNSNS交替的极性分布，绕组A1和A2、B1和B2、C1，C2串联组成三相绕组。图2.212/8结构HESSRMHESSRM在普通SSRM的定子槽口上加入永磁体。在原来只有电励磁的基础上加入永磁体辅助励磁，构成混合励磁的方式。其工作原理仍遵循“磁阻最小原理”，HESSRM的控制系统和SRM电机完全一样。不同于普通SRM的是HESSRM的磁链是永磁体励磁产生与电励磁的磁链两者之和。磁拉力也是二者产生磁拉力之和。永磁体磁极的方向和电励磁为同极性时，二者产生的电磁拉力将会增加，永磁体磁极的方向和电励磁方向为异极性时电磁拉力则会相互抵消。为了分析永磁体的作用，图2.3对比了三种不同的励磁方式，图中A，B都是硅钢片，绕组具有相同的匝数并通有相同的电流。硅钢片B沿着水平方向以相同的速度向右移动。图2.3（a）为电励磁和永磁体共同作用，且二者磁极方向相同。图2.3（b）为电励磁单独作用。图2.3（c）为电励磁和永磁体共同作用且二者磁极方向相反。
【参考文献】：
期刊论文
[1]开关磁阻电机非线性径向电磁力解析建模[J]. 胡胜龙,左曙光,刘明田. 电工技术学报. 2020(06)
[2]一种新型混合励磁分段转子开关磁阻电机[J]. 黄朝志,宋秀西,郭桂秀,刘细平. 科学技术与工程. 2020(05)
[3]两相4/2极高速开关磁阻电机多阶气隙优化[J]. 郑翌成,吴建华. 机电工程. 2019(08)
[4]新能源汽车电机驱动系统关键技术展望[J]. 丁荣军,刘侃. 中国工程科学. 2019(03)
[5]创新思维下的新能源汽车发展理念[J]. 陈清泉,郑彬. 中国工程科学. 2019(03)
[6]迎接新能源智能化电动汽车新时代[J]. 欧阳明高. 科技导报. 2019(07)
[7]中国新能源汽车行业发展水平分析及展望[J]. 唐葆君,王翔宇,王彬,吴郧,邹颖,许黄琛,马也. 北京理工大学学报(社会科学版). 2019(02)
[8]定子永磁型磁通切换电机齿槽转矩及其抑制技术[J]. 朱晓锋,花为. 中国电机工程学报. 2017(21)
[9]基于RBF-PID的矿用机车开关磁阻电机调速系统设计[J]. 焦宏涛. 煤炭技术. 2017(09)
[10]基于Maxwell和Simplorer轮毂式SRD分析与研究[J]. 姜保军,周林,黄大飞. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(10)
博士论文
[1]中国新能源汽车产业发展及空间布局研究[D]. 彭华.吉林大学 2019
[2]电动车开关磁阻电机驱动系统研究[D]. 程鹤.中国矿业大学 2015
[3]高速开关磁阻电机的关键技术研究与实践[D]. 周强.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]电动汽车用开关磁阻电机直接瞬时转矩控制优化研究[D]. 冯江.湘潭大学 2019
[2]新能源汽车用永磁电机设计[D]. 潘敬涛.沈阳工业大学 2019
[3]弱混合动力车用分块开关磁阻BSG电机及其直接转矩控制研究[D]. 周追财.江苏大学 2019
[4]新能源汽车异步电机控制器设计及应用[D]. 李伟.济南大学 2019
[5]基于电感法的开关磁阻电机无位置传感器控制[D]. 任萍.大连海事大学 2019
[6]中国新能源汽车产业国际竞争力分析[D]. 胡睿.河北经贸大学 2019
[7]电动汽车异步电机转差频率矢量控制的研究[D]. 李宏宇.大连理工大学 2018
[8]轮毂式电动汽车用开关磁阻电机设计与仿真优化[D]. 贾禄.河北科技大学 2018
[9]电动车用轮毂式SRM驱动系统的研究[D]. 王晨.大连理工大学 2018
[10]车用永磁同步电机控制建模及实验研究[D]. 李军营.重庆交通大学 2018
本文编号：3591582
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
常规SSRM
第一章绪论51.2.4混合磁阻电机发展及其在电动车上的应用(a)定子槽加永磁体(b)定子齿加永磁体(c)A型定子轭(d)型定子轭图1.2定子的不同位置添加永磁体混合磁阻电机（HybridExcitationSwitchedReluctanceMachine，简称HRM）是在开关磁阻电机本体上加有高性能永磁体，以增强电机转矩性能。一般在定子上增加永磁体以提高功率密度。HRM磁场激励源有两种，一种是绕组励磁，另一种是永磁体励磁。在定子上增加永磁体，一方面不影响电机的可靠性和高速运行性能，另一方面可增加了平均转矩、降低了铜耗。在定子极上添加永磁体有三种方式，分别是在定子槽、定子齿和定子轭上，图1.2(a)中电机在定子槽口加入永磁体，其平均转矩增加，齿槽转矩几乎为零，图1.2(b)中电机的齿槽转矩不为零，但提供了更多的绕组空间，图1.2(c)和(d)中电机都是在定子轭加永磁体，区别在于后者绕组缠绕在辅助桥上。
第二章混合励磁分段转子开关磁阻电机理论分析10向与绕组通电方向一致，二者产生的磁链叠加，这相当于在绕组产生的励磁基础上并联一个永磁体磁源。每个定子齿的齿尖采用极靴设计，为定子槽口的永磁体提供结构支撑。和普通的SRM绕组连接方式不同，HESSRM采用整距绕组形式，每相绕组跨过三个定子齿，且每个定子槽只加有一相绕组，“+”代表绕组电流方向为垂直纸面向外，“-”代表绕组电流方向为垂直纸面向内，根据通电直导线中的安培定则可得到磁感应线在定子上形成NSNSNSNS交替的极性分布，绕组A1和A2、B1和B2、C1，C2串联组成三相绕组。图2.212/8结构HESSRMHESSRM在普通SSRM的定子槽口上加入永磁体。在原来只有电励磁的基础上加入永磁体辅助励磁，构成混合励磁的方式。其工作原理仍遵循“磁阻最小原理”，HESSRM的控制系统和SRM电机完全一样。不同于普通SRM的是HESSRM的磁链是永磁体励磁产生与电励磁的磁链两者之和。磁拉力也是二者产生磁拉力之和。永磁体磁极的方向和电励磁为同极性时，二者产生的电磁拉力将会增加，永磁体磁极的方向和电励磁方向为异极性时电磁拉力则会相互抵消。为了分析永磁体的作用，图2.3对比了三种不同的励磁方式，图中A，B都是硅钢片，绕组具有相同的匝数并通有相同的电流。硅钢片B沿着水平方向以相同的速度向右移动。图2.3（a）为电励磁和永磁体共同作用，且二者磁极方向相同。图2.3（b）为电励磁单独作用。图2.3（c）为电励磁和永磁体共同作用且二者磁极方向相反。
【参考文献】：
期刊论文
[1]开关磁阻电机非线性径向电磁力解析建模[J]. 胡胜龙,左曙光,刘明田. 电工技术学报. 2020(06)
[2]一种新型混合励磁分段转子开关磁阻电机[J]. 黄朝志,宋秀西,郭桂秀,刘细平. 科学技术与工程. 2020(05)
[3]两相4/2极高速开关磁阻电机多阶气隙优化[J]. 郑翌成,吴建华. 机电工程. 2019(08)
[4]新能源汽车电机驱动系统关键技术展望[J]. 丁荣军,刘侃. 中国工程科学. 2019(03)
[5]创新思维下的新能源汽车发展理念[J]. 陈清泉,郑彬. 中国工程科学. 2019(03)
[6]迎接新能源智能化电动汽车新时代[J]. 欧阳明高. 科技导报. 2019(07)
[7]中国新能源汽车行业发展水平分析及展望[J]. 唐葆君,王翔宇,王彬,吴郧,邹颖,许黄琛,马也. 北京理工大学学报(社会科学版). 2019(02)
[8]定子永磁型磁通切换电机齿槽转矩及其抑制技术[J]. 朱晓锋,花为. 中国电机工程学报. 2017(21)
[9]基于RBF-PID的矿用机车开关磁阻电机调速系统设计[J]. 焦宏涛. 煤炭技术. 2017(09)
[10]基于Maxwell和Simplorer轮毂式SRD分析与研究[J]. 姜保军,周林,黄大飞. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(10)
博士论文
[1]中国新能源汽车产业发展及空间布局研究[D]. 彭华.吉林大学 2019
[2]电动车开关磁阻电机驱动系统研究[D]. 程鹤.中国矿业大学 2015
[3]高速开关磁阻电机的关键技术研究与实践[D]. 周强.南京航空航天大学 2009
硕士论文
[1]电动汽车用开关磁阻电机直接瞬时转矩控制优化研究[D]. 冯江.湘潭大学 2019
[2]新能源汽车用永磁电机设计[D]. 潘敬涛.沈阳工业大学 2019
[3]弱混合动力车用分块开关磁阻BSG电机及其直接转矩控制研究[D]. 周追财.江苏大学 2019
[4]新能源汽车异步电机控制器设计及应用[D]. 李伟.济南大学 2019
[5]基于电感法的开关磁阻电机无位置传感器控制[D]. 任萍.大连海事大学 2019
[6]中国新能源汽车产业国际竞争力分析[D]. 胡睿.河北经贸大学 2019
[7]电动汽车异步电机转差频率矢量控制的研究[D]. 李宏宇.大连理工大学 2018
[8]轮毂式电动汽车用开关磁阻电机设计与仿真优化[D]. 贾禄.河北科技大学 2018
[9]电动车用轮毂式SRM驱动系统的研究[D]. 王晨.大连理工大学 2018
[10]车用永磁同步电机控制建模及实验研究[D]. 李军营.重庆交通大学 2018
本文编号：3591582
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3591582.html
