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定子齿槽结构参数对扁线电机性能的影响分析及优化
| 论文题名： | 定子齿槽结构参数对扁线电机性能的影响分析及优化 |
| 关键词： | 新能源汽车;驱动扁线电机;定子齿槽;结构参数;电磁噪声 |
| 摘要： | 扁线电机因其具有较高的槽满率、较高的效率、较紧凑的绕组端部以及良好的散热性能等突出优点，目前已成为新能源汽车驱动电机领域研究热点之一。但是源于扁线电机定子齿槽固有的结构特征，齿槽转矩限制着扁线电机的发展。过大的齿槽转矩以及转矩脉动将会使电机产生过大的振动，从而影响电机平稳运行。因此定子齿槽结构参数对电机性能的影响分析成为了研究的重点。如今车企对驱动电机提出了越来越高的性能需求，进而通过电机结构参数提升电机性能也成为了研究的热点之一。 本文以一台峰值功率为125kW的扁线电机为例，研究定子齿槽结构参数对扁线电机性能的影响，同时在满足电机输出性能的前提下优化电机电磁噪声。首先针对扁线电机进行电磁场分析，基于麦克斯韦电磁场理论，利用ANSYS Electronics Desktop软件中的Maxwell模块，建立电机磁场有限元分析模型，经过仿真分析得到电机磁密云图、磁感应强度分布云图以及磁矢量图，同时提取出电机气隙处磁密的空间分布结果，最后依据应力张量理论得到电机气隙处径、切向电磁力计算结果。 验证扁线电机性能仿真分析模型的有效性。根据电机稳态运行相量图以及双反应理论，推导电机相电压、电磁转矩、输出功率以及效率计算公式。同时，基于电机电磁场分析模型对原电机方案进行性能仿真分析。根据国家对驱动电机性能测试提出的相应标准，对分析电机进行输出转矩、输出功率以及效率等性能参数测试。将仿真结果与测试结果进行对比分析，两者输出功率误差为1.26kW，表明结果一致性较好，验证了本文电机性能仿真分析模型的有效性。 分析定子齿槽结构参数对扁线电机性能的影响。结合扁线电机定子齿槽结构参数，对槽口宽度、槽口高度、槽肩高度、槽身宽度以及槽身高度尺寸参数进行等差化，对等差化后的电机性能分析模型进行性能仿真计算，研究不同定子齿槽结构参数对电机磁场、转矩、损耗、以及电磁力的影响，进而得出定子齿槽结构参数对电机功率、效率以及噪声的影响规律。 通过定子齿槽结构参数优化电机性能。基于极差分析理论对定子齿槽结构参数进行敏感性分析，进而得到定子齿槽结构参数对电机性能影响程度。随后依据影响程度顺序将齿槽结构参数分为一般参数与重要参数，对一般参数采用指标因素图进行直接优化，对重要参数采用遗传算法进行电机性能多目标优化。最终电机输出功率提高了0.26kW，效率增加了0.23%，同时电磁噪声下降了7.54dB。 |
| 作者： | 银新军 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑光泽;杨金才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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