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电动汽车用少稀土内置V型永磁同步电机的研究
| 论文题名： | 电动汽车用少稀土内置V型永磁同步电机的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;温度场;机械应力 |
| 摘要： | 近几年来，由于稀土永磁材料价格上涨迅速，具有稀土永磁体用量少、功率密度高等优点的少稀土内置V型永磁同步电机（Less Rare-Earth Interior V Permanent Magnet Synchronous Machine，LRE-IVPMSM）在电动汽车上的应用越来越广泛。本文从LRE-IVPMSM的方案设计、结构参数优化、温度场分析和仿真、机械应力分析和仿真等几个方面进行了研究。 首先，采用了有限元仿真和解析分析相结合的方法，分析了磁桥宽度、永磁体厚度、永磁体槽跨距角和定子槽口宽度对电机电磁性能的影响，确定了电机结构参数的设计规律。针对LRE-IVPMSM运行在高速点时转矩波动较大的情况，本文采用了转子错极的方法在降低较少电磁转矩的前提下，大幅度降低了电机的转矩波动。 其次，对比分析了极槽配合、永磁体分层结构对电机电磁转矩、转矩波动等电磁性能的影响，确定了LRE-IVPMSM采用8极48槽和单层永磁体结构的最优设计方案。针对LRE-IVPMSM存在的交叉耦合现象，本文采用的电感计算方法考虑了交叉耦合的影响，分析了交叉耦合对电感分布的影响规律，为LRE-IVPMSM的精确控制提供理论依据。此外，分析了电机整个工作区域的电压、电流、损耗以及效率的分布规律。 再次，对LRE-IVPMSM的温度分布规律进行了分析。通过仿真得到电机各部分的损耗，然后采用等效的方法计算了LRE-IVPMSM气隙和定子绕组导热系数。随后分析了在不同工况下的LRE-IVPMSM温度场分布图，确定了LRE-IVPMSM的温升最高点和电机各部分的最高温度，验证了电机方案的可靠性和合理性。 最后，针对LRE-IVPMSM的转速较高、磁桥宽度较小的结构特点，分析研究了电机的机械结构强度。在分析计算了电机受到的各种载荷后，通过有限元软件ANSYS进行了其应力分布的仿真，分析了多种工况下不同载荷对电机应力分布的影响，为LRE-IVPMSM结构设计提供了重要的借鉴。另外为了确保电机电磁方案的合理性，验证了LRE-IVPMSM机械强度的可靠性，并分析了满足机械强度条件时单层永磁转子、双层永磁转子以及最小磁桥宽度的结构设计规律。 |
| 作者： | 王伟男 |
| 专业： | 电机与电器 |
| 导师： | 郑萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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