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表贴式永磁同步电机的齿槽转矩特性研究
| 论文题名： | 表贴式永磁同步电机的齿槽转矩特性研究 |
| 关键词： | 汽车转向系统;电动助力;表贴式永磁同步电机;齿槽转矩;分布规律;误差控制 |
| 摘要： | 随着汽车普及度的不断提高，人们对驾驶体验的要求也不断提高，这就要求汽车具有良好的转向性能。电动助力转向系统（EPS）具有节能、体积小、耐低温、性能易调整等优点，逐渐取代传统的液压助力转向系统和电控液压助力转向系统。电动助力转向系统的性能主要由电机决定，永磁电机凭借体积小、可靠性高等优点成为EPS电机的主流。齿槽转矩作为永磁电机的固有特性，影响驾驶员的路感。因此，对应用于EPS系统的永磁同步电机的齿槽转矩进行研究，具有重要的学术价值和工程意义。 首先基于能量法，推导了齿槽转矩的解析表达式，并结合该表达式分析了常见的削弱齿槽转矩的措施的原理，包括优化槽极配合、优化极弧系数、优化槽开口宽度、设计不等厚永磁体、斜极与斜槽、在定子上开辅助槽。 然后设计了一台表贴式永磁同步电机，并基于有限元软件对其进行电磁、机械、散热三方面的分析。在得到满足设计指标的初步方案之后，对电机的尺寸进行优化，使得齿槽转矩也符合设计要求，得到最终方案。 接着根据优化后的方案制造样机，对实测的齿槽转矩波形进行频谱分析，发现齿槽转矩中存在低次谐波。进而研究齿槽转矩低次谐波的产生机理，采用有限元法分析各类加工误差如定子内圆椭圆、定子槽开口不一致、永磁体剩磁不均、永磁体周向位置偏差、斜极角度偏差单独存在时齿槽转矩的频谱，将误差源和谐波成分对应。 随后采用蒙特卡洛方法分析了考虑加工误差的齿槽转矩分布规律。实测样机尺寸，结合中外文相关文献确定各类误差的概率分布，由概率分布随机产生误差样本，将误差样本随机组合，建立不对称的有限元模型。先分析单一随机误差下的齿槽转矩分布规律，比较各类误差对齿槽转矩的影响程度。再研究各类误差同时存在时齿槽转矩的分布规律，模拟生产线上的实际情况。 最后提出了两种措施来抑制加工误差导致的齿槽转矩谐波。采用定子冲片循环旋转技术，可以削弱定子侧加工误差导致的齿槽转矩谐波；针对转子侧加工误差导致的低次谐波设置斜极角度，可以大幅降低电机的齿槽转矩，但额定工况下的输出转矩也严重降低。 |
| 作者： | 夏彦 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 曲荣海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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