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电动汽车用双定子磁通切换永磁电机的优化设计与性能分析
| 论文题名： | 电动汽车用双定子磁通切换永磁电机的优化设计与性能分析 |
| 关键词： | 电动汽车;双定子磁通切换永磁电机;优化设计;电磁性能 |
| 摘要： | 随着石油资源的大幅度开采和车辆尾气污染的日益加剧，节能减排的理念已经受到了全球汽车制造商的密切关注。电动汽车因其具有节能、无污染以及噪声小等优点，成为了21世纪以来最有发展潜力的车型之一。电机作为电动汽车的关键部分之一，在电力驱动系统中扮演着重要的角色。因此，电机的驱动性能直接决定了汽车动力性能的优劣。随着车辆运行要求的不断提升，人们对电机驱动性能的需求与也越趋严格。本文将“双定子电机理论”与磁通切换电机相融合，提出了一种新型双定子磁通切换永磁(Double-Stator Flux-Switching PermanentMagnet，简称DS-FSPM)电机。相比传统的单气隙永磁电机，该电机充分利用了内部空间，结构上存在内外两个定子，具有高输出转矩和多种运行模式的特点。此外，转子结构简单，不仅有效消除了传统转子永磁型电机中间转子上永磁体温升和散热的问题，同时也免除了表贴式永磁转子所需的额外的永磁体加固等措施。 本文首先介绍了电动汽车及电动汽车用驱动电机的国内外研究现状，以及具有竞争力的磁通切换电机和拥有研究前景的双定子永磁电机的研究现状。在此基础上，文章相继介绍了DS-FSPM电机的结构、工作原理、不同应用场合下的运行工况，以及DS-FSPM电机初始结构参数的计算和其基础方程。 其次，利用有限元仿真，对DS-FSPM电机采用了两种优化方法，即槽面积优化法以及多目标敏感度优化法，并分析了这两种电机优化方法的相同与不同点。接着基于上述优化方法，研究了此电机的定转子齿极数匹配。此外，将DS-FSPM电机与传统双定子永磁同步电机进行了详细的性能对比，其中着重分析了两双定子电机的转矩输出能力以及转矩密度，并得出了相关的性能对比结论。 最后，加工了一台DS-FSPM原理样机并搭建了相关的实验平台，对该电机的基本电磁性能进行了实验测试，其中包括电机的空载反电动势，内外电机的转矩特性以及内外电机的动态响应性能。总体分析表明针对该电机的理论仿真和实验测试基本相吻合，由此证实了所提DS-FSPM电机设计的合理性。 |
| 作者： | 宗在云 |
| 专业： | 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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