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电动汽车用发卡式绕组永磁同步电机的设计与研究
| 论文题名： | 电动汽车用发卡式绕组永磁同步电机的设计与研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;发卡式绕组;优化设计 |
| 摘要： | 能源危机和环境污染使传统燃油汽车行业遭到严峻挑战，新能源电动汽车因节能高效的特点被广泛关注。高性能驱动电机作为电动汽车的核心部件，一直是新能源汽车研究的重点。永磁同步电机凭借其具有的诸多优势，已经在电动汽车上得到了广泛的使用。但是采用圆铜线绕组的传统永磁同步电机，已经很难满足新能源汽车对驱动电机峰值功率密度水平更高的要求，发卡式绕组为进一步提升电机的功率密度提供了新途径。目前，发卡式绕组永磁同步电机正逐渐成为新能源电动汽车用驱动电机的研究热点。 本文结合发卡式绕组永磁同步电机的特点和设计指标，确定了电机的定子槽型、绕组层数和转子磁极结构，并利用有限元方法对具体参数进行确定，完成了一台三相12极72槽发卡式绕组永磁同步电机的初始电磁设计。并通过对电机磁场分布、齿槽转矩、空载反电势、气隙磁密以及输出转矩的仿真分析，证明了初步设计的合理性。 以初步设计电机为研究对象，针对其齿槽转矩和转矩脉动问题进行研究，分析了单边和V型两种分段斜极方式对齿槽转矩和转矩脉动的影响，确定了转子分2段斜极的优化设计。为提高电机气隙磁场的正弦性，以降低转矩脉动和提高输出转矩为优化目标，利用田口算法对转子进行辅助槽优化设计。并且为验证电机优化设计的有效性，对电机的输出性能和转子机械强度进行校核。 为计算电机的电磁振动和噪声情况，本文分析了对电机电磁振动和噪声影响较大的径向电磁力空间阶次和频率阶次，并通过有限元仿真结果验证了理论分析的正确性；利用有限元方法计算了定子铁心、定子铁心与绕组和机壳三者组成系统的模态和固有频率，分析了电机发生共振的可能；通过电磁、机械和噪声场的耦合，基于谐响应分析方法，计算了电机机壳外表面的振动情况以及电机附近空气域的噪声分布情况，结果表明该电机具有较低的电磁振动和噪声水平，可以满足设计要求。 |
| 作者： | 何自豪 |
| 专业： | 电机与电器 |
| 导师： | 谢颖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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