基于SMC的轴向磁通ISG电机设计与优化

发布时间：2023-10-11 21:56

　　由于轴向磁通电机具有结构紧凑、体积小、功率密度高等优势,符合车用电机的发展方向,并且轴向磁通电机多为盘式结构,与混合动力汽车用的集成式起动/发电机(Integrated Stater/Generator,ISG)结构相同,所以本文对用于混合动力汽车ISG的轴向磁通电机进行设计和研究。由于轴向磁通电机的结构紧凑,体积小,导致电机定子铁心的磁通密度比较大,当电机处于高频运行状态时会产生较大的铁耗,可以采用软磁复合材料(Soft Magnetic Composite,SMC)降低电机的高频定子铁耗,从而提高电机的运行效率。但SMC材料的磁导率比硅钢片低,会影响电机的转矩输出能力。如何利用SMC材料的优势,合理地对电机结构进行优化,使SMC轴向磁通电机具有良好的转矩输出能力和转矩性能是一个重要的研究课题。首先,介绍了SMC材料的特性,对比了SMC材料与硅钢片材料的不同。分析了混合动力汽车不同的行驶状态下,ISG电机对应的运行状态,结合电机的性能指标,对电机的尺寸参数进行计算,并给出了详细的计算过程。根据计算得到的电机尺寸参数,通过有限元仿真的方法,对不同的电机定子拓扑结构进行空载和负载状态的比...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 ISG电机研究现状
        1.2.2 轴向磁通电机研究现状
        1.2.3 SMC电机研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 基于SMC的轴向磁通ISG电机电磁设计研究
    2.1 SMC材料特性分析
        2.1.1 磁性材料介绍
        2.1.2 SMC材料介绍
        2.1.3 SMC材料与硅钢片材料比较分析
    2.2 基于SMC的轴向磁通ISG电机尺寸设计
        2.2.1 基本设计要求
        2.2.2 裂比设计计算
        2.2.3 电机定子尺寸设计
        2.2.4 电机转子尺寸设计
    2.3 电机定子拓扑结构选择
        2.3.1 电机拓扑结构比较
        2.3.2 电机拓扑结构性能比较分析
    2.4 YASA电机定子结构优化
        2.4.1 定子齿部扩张结构
        2.4.2 定子槽口优化
    2.5 本章小结
第3章 基于SMC的轴向磁通ISG电机齿槽转矩优化
    3.1 轴向磁通永磁同步电机齿槽转矩分析
    3.2 转子永磁体极弧系数对齿槽转矩的影响
    3.3 混合永磁方法削弱电机齿槽转矩
        3.3.1 混合永磁方法解析分析
        3.3.2 混合永磁削弱齿槽转矩图解法分析
    3.4 混合永磁转子有限元仿真验证
        3.4.1 永磁体极弧系数有限元仿真验证
        3.4.2 永磁体尺寸有限元仿真验证
        3.4.3 图解法有限元仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 不同工作状态下ISG电机性能仿真分析
    4.1 电机基本性能仿真分析
        4.1.1 空载性能分析
        4.1.2 负载性能分析
        4.1.3 弱磁性能分析
        4.1.4 电机比较分析
    4.2 不同ISG运行状态性能仿真分析
        4.2.1 纯电动状态仿真分析
        4.2.2 电动辅助状态仿真分析
        4.2.3 ISG负载发电状态性能分析
    4.3 温度仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 电机样机设计
    5.1 电机机械结构设计
    5.2 电机装配
第6章 全文总结与展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3852865