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基于三维多物理场仿真的电动轮组合铁芯轮毂电机性能研究
| 论文题名： | 基于三维多物理场仿真的电动轮组合铁芯轮毂电机性能研究 |
| 关键词： | 电动汽车;轮毂电机;结构设计;性能表征 |
| 摘要： | 采用轮毂电机直接驱动，是电动汽车的未来发展方向。相比目前大多采用的径向磁场电机，盘式电机具有功率密度高、低速大转矩、转矩波动小、轴向长度小等特点，非常适合作为轮毂直驱电机。本文围绕设计高驱动性能、高可靠性的电动轮驱动电机的目标进行电机的结构设计，电磁场分析、损耗和温度场分析。 根据轮内空间尺寸条件和定子水冷散热要求，提出了一种新型轮内集成电动车轮，将悬架系统、传动机构、驱动电机和制动机构等装置集成于轮内，并对各机构进行参数设计。提出组合式铁芯的轮毂电机新构型，即解决了电机散热装置的安装问题，又提高了电机的功率密度。围绕设计高驱动性能、高可靠性轮毂电机的目标，对驱动电机进行动力参数和结构设计，并提供电机的槽极数配合、绕组排列方式等关键参数的设计依据 基于Maxwell3D有限元仿真软件，建立电机模型，对电机的稳态磁场、瞬态磁场进行分析。首先得到电机的三维磁通密度分布，电机没有出现磁密饱和，漏磁较少，验证了电磁设计的合理性。仿真得到电机的齿槽转矩，电磁转矩和反电动势等重要性能参数，分析出电机具有较好的运行特性。研究减小电机的转矩波动问题，提出通过优化极槽数配合、减小定子槽宽度和优化极弧系数的方法，有效削弱了电机齿槽转矩，提高了轮毂电机的可靠性。 电机的热源来自于电机的各种损耗，电机损耗的大小及分布不同，会对电机的温度场带来不同影响，同时也会影响电机的效率。本文运用Maxwell3D软件，详细分析了不同工况下电机的绕组铜损、铁心磁滞损耗和涡流损耗的大小及其分布情况。 电机的温升决定着电机的寿命和可靠性。对电机的绕组、定转子间气隙进行合理等效，建立温度场仿真首先模型，求解出电机的传热系数。运用Fluent进行稳态、暂态温度场有限元分析，得到轮毂电机在不同工况下的稳态温度场分布和温升曲线。设计电机的水路结构，计算出了循环冷却液的流速，为电机的散热控制系统提供设计依据。 |
| 作者： | 徐博 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 程远雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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