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聚磁式磁通切换外转子电机的优化设计与分析
| 论文题名： | 聚磁式磁通切换外转子电机的优化设计与分析 |
| 关键词： | 电动汽车;聚磁式磁通切换外转子电机;优化设计;有限元分析 |
| 摘要： | 石油资源的开采使用大力推进了工业的快速发展，但是随之也给人们的生活环境带来了一系列的负面影响。汽车尾气排放问题作为这一系列负面影响中的一种，对生态环境造成了不可忽视的污染，并随着全球汽车产业的蓬勃发展，该问题逐渐引起了人们的广泛关注。由此，具有节能环保特点的电动汽车、混合动力汽车等新能源电动汽车应运而生。这类电动汽车对驱动电机的性能提出了较高的要求，给驱动电机的本体设计以及其控制策略的探索研究增加了较大的挑战。近年来，具有高功率密度、高效率等优势性能的永磁电机，逐渐成为车用控制电机研究领域的主要研究对象之一。本文以电动汽车驱动电机为应用背景，提出并研究了一种永磁体V型摆放结构的磁通切换外转子电机。该电机不仅继承了传统开关磁阻电机和永磁无刷电机结构简单而紧凑和运行时稳定性高等特点，而且由于永磁体的特殊摆放结构，使得该电机具有明显的聚磁效应，进一步增加了其功率密度。 本文首先简述目前国内、外的电动汽车、车用驱动电机以及磁通切换永磁电机（Permanent Magnet Flux Switching，简称PMFS）的研究状况，并在熟悉PMFS电机的结构设计规则以及运行原理的基础上，根据12/22极磁通切换外转子电机的设计理念与要求，参考其主要的尺寸设计，从而提出了一款新型的6/22极永磁体V型摆放式的磁通切换外转子电机，即VPMFS外转子电机，并对所提出电机的可行性进行了验证。 其次，本文结合有限元分析软件Maxwell，利用参数化建模的方式对电机的各种电磁场性能进行了研究。不仅证明了所设计电机的磁场分布的合理性，还研究分析了电机的电感特性、包括定位力矩和反电势在内的空载特性、电机的转矩特性以及电机的损耗与效率等。通过对电机进行整体参数的优化，使得电机的各项性能达到最优，并将其与现有的12/22极PMFS电机进行了对比。 然后，本文对电机温度边界数值进行了计算，并运用温度有限元仿真软件与电磁分析有限元软件进行了联合仿真，分析了永磁体V型摆放式磁通切换外转子电机在空载以及负载情况下的温度分布情况，提出了风冷冷却措施，并对风冷措施下的电机温升情况进行了仿真分析。 最后，委托工厂制造了样机，搭建了实验控制平台，并对样机进行了相关的实验测试，初步验证了所设计电机尺寸结构的可行性和合理性。 |
| 作者： | 戴明月 |
| 专业： | 农业电气化与自动化 |
| 导师： | 全力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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