详情

原文传递电动汽车用П型双凸极永磁电机设计与分析

论文题名：	电动汽车用П型双凸极永磁电机设计与分析
关键词：	电动汽车;П型双凸极永磁电机;电磁分析;损耗分析
摘要：	近年我国环境污染问题逐渐突出，大部分地区更不断遭受强雾霾天气，危害着人们健康，我国作为传统燃油汽车大国，减少温室气体排放被认为是解决当前环境不断恶化的首选方案之一。区别于传统燃油汽车，电动汽车是一种以电能作为驱动能源的现代交通工具，因此近年得到我国政府大力支持，得到了快速发展。而电机作为电动汽车关键部件之一，直接影响到电动汽车的总体性能，因此对新型驱动电机的研究也越来越多。不同于其他几种驱动电机，永磁电机，尤其是稀土永磁电机效率高、体积小、易于维护，在电动汽车领域得到广泛应用。　　就永磁电机而言，可以根据永磁体安放的位置分为定子永磁式和转子永磁式,其中转子永磁式电机的发展历史更为悠久，其影响和应用也更为深远。定子永磁式电机是一种新型电机，现有的定子永磁式电机主要包括三类：双凸极永磁（Doubly Salient Permanent Magnet, DSPM）电机、磁通反向永磁（Flux Reversal Permanent Magnet, FRPM）电机和磁通切换永磁（Flux Switching Permanent Magnet, FSPM）电机。与转子永磁式相比，定子永磁式的最大优势在于：永磁体以及绕组均位于电机定子，而电机转子仅仅是设有凸极的铁心，结构简单、机械强度高，适合高转速等应用场合，这一点符合电动汽车用驱动电机要求。　　DSPM电机是在开关磁阻电机定子上加装一对或多对永磁体发展而来的，它既有开关磁阻电机高可靠性、高机械强度等特点，又有永磁电机的高功率密度、高效率等优点。然而已有研究方案中的DSPM电机，由于其电机设计本身存在磁路不对称的问题，造成三相空载磁链等电磁特性的不平衡，导致该电机具有较高的转矩脉动，限制了DSPM电机的发展。　　基于以上分析，以电动汽车驱动电机的要求为应用背景，本文提出了一种П型DSPM（П-DSPM）电机，从电机结构本身解决了三相磁路不对称的问题，三相绕组的电磁特性平衡，降低了电机转矩波动。　　本文的主要内容包括：　　1.提出了一种П-DSPM电机，描述了电机基本结构，并从发电机运行的角度介绍了电机运行原理，利用等效磁路法对气隙磁通密度进行解析计算，阐述了П-DSPM电机符合磁齿轮调制原理，基于此设计了电机的绕组配置，利用有限元软件验证了结论，并分析计算了有效气隙磁通密度谐波对П-DSPM电机的电磁转矩的贡献度。　　2.推导了П-DSPM电机输出功率方程，分析了电机一系列重要参数，如定子外径、叠片轴长；然后对定、转子齿极数、绕组计算等参数设计；利用有限元软件JMAG对定子内外径、转子齿宽等参数化优化；最终获得了样机系列参数。　　3.使用有限元法(finite element method，FEA)研究了П-DSPM电机特性，对主要特性进行了仿真。　　4.对П-DSPM电机损耗进行仿真计算，主要分析了定转子铁心损耗、铜耗，对铁心涡流损耗和磁滞损耗分别予以计算。最后根据各损耗计算了电机效率。　　5.在П-DSPM样机的基础上搭建实验平台，完成相关测试，验证了П-DSPM电机结构、运行原理和计算的准确性。
作者：	孙延东
专业：	控制科学与工程
导师：	朱孝勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文