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车用9槽10极分数槽集中绕组永磁同步电机的设计与分析
| 论文题名： | 车用9槽10极分数槽集中绕组永磁同步电机的设计与分析 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;结构设计;有限元仿真 |
| 摘要： | 能源危机和环境污染成为了21世纪全球所面临的最大挑战性问题。近年来，促进电动汽车产业的蓬勃发展被认为是倡导环保节能的有效途径之一。电机作为电力传动系统的核心部件，其驱动性能直接决定了电动汽车的动力特性。因此，提高驱动电机的功率密度、运行效率和调速范围是电动汽车向规模化和产业化发展的关键所在。本文依据电动汽车的驱动要求，分析和设计了一个9槽10极分数槽集中绕组永磁同步电机，该电机不仅继承了传统永磁同步电机的转子结构简单、可靠性高、以及高功率密度和高转矩密度的特点，还具有齿槽力矩小、转矩平稳、绕组因数高、调速范围宽等优点，满足电动汽车的运行需求。本文的研究工作可归纳如下: 首先，针对电动汽车的国内外发展背景及研究现状进行了详细地介绍，并清晰地阐述了本课题的研究目的及意义。在分析分数槽集中绕组永磁同步电机特点的基础之上，结合电动汽车用电机的性能要求，提出了一种新型的9槽10极分数槽集中绕组永磁同步电机。 其次，对分数槽集中绕组分布和绕组因数深入分析计算，提出一种新型的分数槽集中绕组连接方式。同时依据永磁同步电机一般设计要求及方法，对提出的该电机进行主要尺寸的估算、电磁负荷的选择以及永磁体尺寸的设计。最终确定9槽10极分数槽集中绕组永磁同步电机的主要参数。 然后，借助于有限元仿真软件对该电机进行电磁性能分析，深入并全面地探索电机由其独特的结构、定转子极槽配比以及新型绕组连接方式所带来的性能变化。理论上分析分数槽集中绕组对齿槽转矩的削弱缘由，并通过有限元仿真进行对比研究。此外，搭建外电路并通过联合仿真软件对电机加载进行模拟仿真分析。最后采用最大转矩/电流控制方法和弱磁控制方法来获得电机的转矩-速度特性曲线和效率MAP，以便于进一步研究电机的运行特性。 最后，联合温度仿真软件，对电机空载及加载进行热分析，最后在加工电机时安装风扇，便于对温升进一步分析研究。通过加工一台5kW的原理性样机，并搭建相关的实验平台对电机进行初步的实验测试。理论分析、仿真验证和实验结果基本符合，证实了9槽10极分数槽集中绕组永磁同步电机的合理性和可行性。 |
| 作者： | 屠红娇 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 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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