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电动汽车用永磁同步电机设计优化及性能分析
| 论文题名： | 电动汽车用永磁同步电机设计优化及性能分析 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;优化设计;损耗分析 |
| 摘要： | 科技部提出新能源汽车“三纵三横”的研发格局和以纯电动汽车为主的技术发展路线的实施，使得我国在新能源汽车领域的发展与国外差距逐渐缩小。作为纯电动汽车机电能量转化的核心部件，永磁同步驱动电机相比其他电励磁驱动电机，以其较高的转矩/功率密度，宽的高效率分布和较好的弱磁调速能力得到大多数汽车厂商和研发机构的青睐。因此，对于永磁同步驱动电机的研究具有重要的意义。本课题从纯电动汽车用永磁同步驱动电机本体设计和电机控制系统等角度设计一款额定功率30KW，峰值转速9000rpm的驱动电机。 本课题首先分析了城市道路中纯电动汽车对驱动电机的性能要求，参考匹配车型的整车参数，计算出驱动电机基本性能参数。依据性能要求确定适合纯电动汽车用永磁同步驱动电机的转子磁路结构，通过场路结合的设计理念，对驱动电机的主要尺寸参数和电磁参数进行了设计计算。利用有限元仿真软件Maxwell路算模块，对设计初始值进行优化取值，得到最终所设计驱动电机的结构参数和电磁性能参数。 其次，借助有限元仿真软件Maxwell对两种不同转子磁路结构电机的空载气隙磁密波形和反电动势的谐波含量进行对比分析。通过不同的槽极配合、定子槽口宽度以及转子分段斜极分析了两款电机的齿槽转矩峰值。然后针对内置“V”_type转子磁路结构参数进行多目标优化，进一步降低齿槽转矩峰值。 再次，分析永磁同步驱动电机在不同运行区域所采用的控制策略。在MATLAB/Simulink仿真平台中，搭建最大转矩/电流(MTPA)控制策略的IPMSM控制系统框图，并分析驱动电机空载和负载启动的动态响应特性。随后仿真分析了驱动电机在启动过程以及全速度范围运行时电机损耗分布，得出电机全速度范围内的效率分布。 最后，选用优化后电机模型的结构参数试制一台内置式“V”_type永磁同步驱动电机样机，并对样机的空载反电动势、外特性、效率分布以及温升进行测试，测试结果表明所设计样机基本满足纯电动汽车的使用需求。 |
| 作者： | 罗腾科 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 殷时蓉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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