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电动车用轮毂直驱式新型外转子永磁电机设计
| 论文题名： | 电动车用轮毂直驱式新型外转子永磁电机设计 |
| 关键词： | 电动汽车;混合永磁记忆电机;弱磁控制;有限元分析 |
| 摘要： | 传统永磁同步电动机难以兼顾低速大转矩和宽广恒功率转速范围。混合永磁记忆电机是近年来提出的一种新型电机，它利用低矫顽力永磁体的不可逆退磁原理，从电机本体上实现了弱磁，同时具有转矩密度高、弱磁调速范围宽等特点，其铜耗和铁耗均比传统永磁电机低。但是，由于混合永磁记忆电机的永磁体充磁困难、不同永磁体相互影响以及磁化机理复杂，在电磁方案设计、磁化特性分析、降低饱和充磁电流和控制策略方面还存在诸多技术难题，亟待突破。 本文在国家自然科学基金项目“电动车用轮毂直驱式新型外转子永磁电机的研究”的资助下，在电动车用轮毂直驱式混合永磁记忆电机磁路法电磁计算、有限元法充磁和去磁特性分析、电机结构参数优化、控制策略及其性能分析方面展开研究，解决了永磁体混合比例的选取和降低饱和充磁电流等关键技术难题，改进了弱磁控制策略和性能分析方法，为混合永磁记忆电机的设计和推广提供了理论依据和实践指导。本文的主要创新性工作如下： 1、混合永磁记忆电机中采用了钕铁硼和铝镍钴两种永磁体，两者之间关系复杂，混合比例难以确定。对此，建立了混合永磁记忆电机等效磁路模型，计算了铝镍钴和钕铁硼两种永磁体的比例关系，推导了铝镍钴永磁体尺寸范围的数学公式，为永磁体尺寸的选取提供了理论依据。 2、不同于传统永磁电机中永磁体工作点仅在第二象限，混合永磁记忆电机中铝镍钴永磁体工作点在四个象限内变化。对此，建立了混合永磁记忆电机的有限元模型，采用Preisach磁滞模型和有限元法耦合的技术，分析了铝镍钴永磁体的去磁和重新磁化特性，明确了其磁化机理。 3、针对混合永磁记忆电机需要较大的饱和充磁电流的问题，对永磁体尺寸和定转子尺寸进行优化，减小了驱动系统的成本。总结了系统所需的最大充磁电流随电机参数的变化规律，从而为电机参数的设计提供了依据。 4、提出了适用于混合永磁记忆电机的数学模型，指出了其与传统模型的差异，改进了电压极限椭圆和电流极限圆分析方法，分析了不同磁化状态下电机的转矩特性和效率特性。验证了本文所提出的混合永磁记忆电机方案具有恒功率转速范围宽广和效率较高的优势。 本文所提出的混合永磁记忆电机仿真设计方法，对于类似原理的电机的优化设计具有重要的参考价值。结果表明该电机既有较大的转矩输出能力，又能够有效的调节永磁磁链以扩展调速范围，在电动汽车领域具有广泛的应用前景。 |
| 作者： | 刘波 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 黄守道;张越雷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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