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车用宽调速磁场增强型永磁无刷电机设计与分析
| 论文题名： | 车用宽调速磁场增强型永磁无刷电机设计与分析 |
| 关键词： | 电动汽车;宽调速磁场增强型永磁无刷电机;设计流程;性能分析 |
| 摘要： | 随着大气污染和能源危机加剧，发展即节能又环保的新能源汽车已经被各国政府确立为保障能源安全和转型低碳经济的重要途径之一。伴随着人们自身环保意识的不断加强，电动汽车也渐渐成为人们在生活中更加关注的节能环保产品之一，并得到迅速发展。而作为电动汽车关键部件之一的电机，直接影响到整车的性能。驱动电机的性能要求越来越高，这样给电机的设计与分析提出了更大的挑战。传统永磁无刷（Interior Permanent Magnet Brushless，简称IPMBL）电机由于具有高功率密度、高转矩密度和易于维护而在电动汽车得到广泛应用。然而传统IPMBL电机因永磁磁场难以被改变，不能维持宽调速范围内恒功率运行和效率较低，受到一定程度的限制。于是一种新型宽调速磁场增强型永磁无刷(FluxIntensifying Permanent Magnet Brushless，简称FI-PMBL)电机被提出来了。不仅继承了传统IPMBL电机的优点，还具有磁场增强型效果，降低交轴磁路饱和，提升永磁体运行点，宽调速范围内高效率运行的特点，具有潜在的研究价值和应用前景。 本文首先了解电动汽车的发展现状与结构分类，以及电动汽车的性能要求。并结合现有的宽调速电机，针对传统IPMBL电机的缺点，提出了一种反凸极特性，即直轴电感大于交轴电感的新型宽调速FI-PMBL电机:单层和双层FI-PMBL电机。 其次分析新型FI-PMBL电机的设计流程和工作原理，建立数学方程。并进行电机主要尺寸计算、额定参数的确定、绕组的计算。接着对新型FI-PMBL电机进行定转子结构设计。通过对转子结构选择、改变、优化，提出一种独特的转子结构。并对定子绕组进行理论分析，最终确定单层和双层FI-PMBL电机结构尺寸参数。基于有限元软件，对其进行电磁性能分析。并且结合理论进一步分析气隙磁密和反电动势、齿槽转矩和磁场分布、转矩和电感、永磁体运行点。 而后结合矢量控制方法，并基于有限元仿真和MATLAB计算出电机的矢量轨迹。以传统IPMBL电机为基准，从理论上分析新型FI-PMBL电机矢量轨迹的改变。对比分析单层和双层FI-PMBL电机的弱磁能力和效率特性，实现低速大转矩和高速恒功率、宽调速范围内效率较高，满足电动汽车对电机的性能要求。最后加工研制单层和双层FI-PMBL实验样机并进行初步实验分析，从理论上分析样机和仿真存在的差异，验证了样机的合理性及可行性。 |
| 作者： | 闫兵 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 朱孝勇 |
| 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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