電動(dòng)汽車用直驅(qū)式永磁無(wú)刷直流電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、伴隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，石油資源短缺、環(huán)境污染和氣候變暖等一系列問(wèn)題已經(jīng)凸顯出來(lái)了。以純電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車必將成為我國(guó)汽車發(fā)展的主要方向之一。而驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為純電動(dòng)汽車唯一的動(dòng)力源，其性能好壞將直接影響整車運(yùn)行的動(dòng)力性、穩(wěn)定性和續(xù)駛里程，因此設(shè)計(jì)一款能滿足電動(dòng)汽車安全行駛，并具有寬范圍高效區(qū)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有重要意義。
　　 首先分析了電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能要求，確定電機(jī)各項(xiàng)額定技術(shù)指標(biāo)，包括電機(jī)額定功率、額定電壓、額定電

2、流等;給出了永磁無(wú)刷直流電機(jī)工作時(shí)的相關(guān)公式，為串并聯(lián)繞組設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ);針對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)特性的分析和驅(qū)動(dòng)電機(jī)自身特點(diǎn)的研究，利用SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件建立了直驅(qū)電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型，包括電機(jī)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì);分析了電樞繞組串并聯(lián)對(duì)提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速范圍的原理，給出了繞組總體設(shè)計(jì)方案;給出了霍爾位置傳感器安裝方法，完成了電機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)。
　　 利用磁路法和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)電機(jī)的主要尺寸進(jìn)行初步計(jì)算，然后基于Ansof

3、tMaxwell有限元軟件分別對(duì)電機(jī)定子電樞內(nèi)徑和有效長(zhǎng)度，定子槽型及沖片尺寸，轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，永磁體材料、充磁方向和尺寸，電磁負(fù)荷，氣隙長(zhǎng)度，極槽配合方案和電樞繞組等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究分析，反復(fù)調(diào)整、驗(yàn)證和修改，完成了電磁方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 在電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和電磁方案的基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)在空載和負(fù)載下的瞬態(tài)性能進(jìn)行仿真分析，得到了電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電與磁的變化規(guī)律及分布情況，如電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、繞組電流、電壓波形、電機(jī)轉(zhuǎn)速、繞組磁鏈、感應(yīng)

4、電動(dòng)勢(shì)等電磁量，同時(shí)可以觀察任意時(shí)刻的磁場(chǎng)分布情況（如磁力線、磁密分布和計(jì)算電機(jī)漏磁系數(shù)），校核是否存在局部過(guò)飽和點(diǎn)，從而調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的分析，得出了抑制齒槽轉(zhuǎn)矩的措施，并利用有限元軟件分析了電機(jī)的極槽配合、極弧系數(shù)、槽口寬度、斜槽等參數(shù)對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響，以減小齒槽轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)對(duì)電磁方案進(jìn)一步優(yōu)化。
　　 提出并采用定子電樞繞組串并聯(lián)切換方法來(lái)擴(kuò)大電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍，在低速爬坡和起步加速工況下使用串聯(lián)繞組來(lái)