車(chē)用9槽10極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染成為了21世紀(jì)全球所面臨的最大挑戰(zhàn)性問(wèn)題。近年來(lái)，促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展被認(rèn)為是倡導(dǎo)環(huán)保節(jié)能的有效途徑之一。電機(jī)作為電力傳動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，其驅(qū)動(dòng)性能直接決定了電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力特性。因此，提高驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率密度、運(yùn)行效率和調(diào)速范圍是電動(dòng)汽車(chē)向規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵所在。本文依據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)要求，分析和設(shè)計(jì)了一個(gè)9槽10極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁同步電機(jī)，該電機(jī)不僅繼承了傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、以及高功

2、率密度和高轉(zhuǎn)矩密度的特點(diǎn)，還具有齒槽力矩小、轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、繞組因數(shù)高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行需求。本文的研究工作可歸納如下:
　　首先，針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展背景及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)地介紹，并清晰地闡述了本課題的研究目的及意義。在分析分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁同步電機(jī)特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)的性能要求，提出了一種新型的9槽10極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁同步電機(jī)。
　　其次，對(duì)分?jǐn)?shù)槽集中繞組分布和繞組因數(shù)深入分析計(jì)算，

3、提出一種新型的分?jǐn)?shù)槽集中繞組連接方式。同時(shí)依據(jù)永磁同步電機(jī)一般設(shè)計(jì)要求及方法，對(duì)提出的該電機(jī)進(jìn)行主要尺寸的估算、電磁負(fù)荷的選擇以及永磁體尺寸的設(shè)計(jì)。最終確定9槽10極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁同步電機(jī)的主要參數(shù)。
　　然后，借助于有限元仿真軟件對(duì)該電機(jī)進(jìn)行電磁性能分析，深入并全面地探索電機(jī)由其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、定轉(zhuǎn)子極槽配比以及新型繞組連接方式所帶來(lái)的性能變化。理論上分析分?jǐn)?shù)槽集中繞組對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱緣由，并通過(guò)有限元仿真進(jìn)行對(duì)比研究。此外，搭

4、建外電路并通過(guò)聯(lián)合仿真軟件對(duì)電機(jī)加載進(jìn)行模擬仿真分析。最后采用最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方法和弱磁控制方法來(lái)獲得電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-速度特性曲線(xiàn)和效率MAP，以便于進(jìn)一步研究電機(jī)的運(yùn)行特性。
　　最后，聯(lián)合溫度仿真軟件，對(duì)電機(jī)空載及加載進(jìn)行熱分析，最后在加工電機(jī)時(shí)安裝風(fēng)扇，便于對(duì)溫升進(jìn)一步分析研究。通過(guò)加工一臺(tái)5kW的原理性樣機(jī)，并搭建相關(guān)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行初步的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。理論分析、仿真驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合，證實(shí)了9槽10極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁