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电动车新型自减速永磁复合轮毂电机优化研究
| 论文题名： | 电动车新型自减速永磁复合轮毂电机优化研究 |
| 关键词： | 电动汽车;磁齿轮;永磁复合轮毂电机;有限元分析 |
| 摘要： | 随着石油供应日趋紧张和环境问题的日益突出，各国汽车产业都面临着严峻的考验。电动汽车(Electric Vehicles，EVs)以其无污染、噪声低及节省石油资源的显著优点引起越来越多的关注。电动汽车的驱动系统主要有集中驱动和轮毂驱动两种，轮毂电机驱动因将动力、传动以及制动装置都整合在轮毂内，省去大量的机械部件，节省了车辆空间，是未来电动汽车驱动方式的主要发展方向之一。然而，轮毂电机的使用，必定会增加车轮的簧下质量，进而影响车辆行驶的平稳性与操控性。因此，研制集成度高、体积小、重量轻的高效率、高转矩密度轮毂电机驱动系统具有重要的意义。本文基于此背景，主要研究一种用于电动车的新型自减速永磁复合轮毂电机(Self-Decelerating PermanentMagnet in-Wheel motor-SDPMW)的优化设计。该电机基于磁齿轮的磁场调制原理，将高速内转子型轮毂电机的体积小、重量轻等优点与低速外转子型轮毂电机的结构简单、无减速机构、无齿轮磨损问题等优点相结合，提高了轮毂驱动电机的效率与转矩密度。 本文首先根据SDPMW电机的特殊性，采用解析法对电机的工作原理进行推导和分析，推导了转子极对数、调磁环块数以及定子极对数之间满足的数学关系式，建立了转子和定子电枢之间的转矩和转速的数学模型。同时采用有限元法对该电机进行仿真分析，通过对电机的气隙磁场、反电动势以及输出转矩等性能的分析，验证了电机工作原理的正确性。 其次，结合已有的电机方案，分析了该新型电机的调磁环厚度、永磁体宽度、导磁块宽度以及气隙长度等多个尺寸参数对于电机转矩、转矩密度、转矩波动以及功率因数的影响，在此基础上，以转矩密度为优化目标，采用APDL语言编程对电机尺寸参数的进行优化。 再次，在电机参数优化的基础上对电机的定转子极对数、永磁体的结构以及调磁环结构进行分析及优化，提出了一种单气隙聚磁型的电机结构，并对其性能进行了比较。 最后依据电动汽车的实际需求，优化设计了一台8 kW的新型SDPMW电机，包括主要尺寸的确定、极对数的选取等。同时利用Ansoft建立了电机的场路祸合仿真模型，验证了电机的动态性能。最后，制作一台样机以验证电机理论设计与分析的正确性。 |
| 作者： | 罗勇 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 樊英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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