聚磁式磁通切換外轉(zhuǎn)子電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計與分析.pdf

1、石油資源的開采使用大力推進(jìn)了工業(yè)的快速發(fā)展，但是隨之也給人們的生活環(huán)境帶來了一系列的負(fù)面影響。汽車尾氣排放問題作為這一系列負(fù)面影響中的一種，對生態(tài)環(huán)境造成了不可忽視的污染，并隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，該問題逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注。由此，具有節(jié)能環(huán)保特點的電動汽車、混合動力汽車等新能源電動汽車應(yīng)運而生。這類電動汽車對驅(qū)動電機(jī)的性能提出了較高的要求，給驅(qū)動電機(jī)的本體設(shè)計以及其控制策略的探索研究增加了較大的挑戰(zhàn)。近年來，具有高功率密度、高

2、效率等優(yōu)勢性能的永磁電機(jī)，逐漸成為車用控制電機(jī)研究領(lǐng)域的主要研究對象之一。本文以電動汽車驅(qū)動電機(jī)為應(yīng)用背景，提出并研究了一種永磁體V型擺放結(jié)構(gòu)的磁通切換外轉(zhuǎn)子電機(jī)。該電機(jī)不僅繼承了傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機(jī)和永磁無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單而緊湊和運行時穩(wěn)定性高等特點，而且由于永磁體的特殊擺放結(jié)構(gòu)，使得該電機(jī)具有明顯的聚磁效應(yīng)，進(jìn)一步增加了其功率密度。
　　本文首先簡述目前國內(nèi)、外的電動汽車、車用驅(qū)動電機(jī)以及磁通切換永磁電機(jī)（Permanent Mag

3、net Flux Switching，簡稱PMFS）的研究狀況，并在熟悉PMFS電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)則以及運行原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)12/22極磁通切換外轉(zhuǎn)子電機(jī)的設(shè)計理念與要求，參考其主要的尺寸設(shè)計，從而提出了一款新型的6/22極永磁體V型擺放式的磁通切換外轉(zhuǎn)子電機(jī)，即VPMFS外轉(zhuǎn)子電機(jī)，并對所提出電機(jī)的可行性進(jìn)行了驗證。
　　其次，本文結(jié)合有限元分析軟件Maxwell，利用參數(shù)化建模的方式對電機(jī)的各種電磁場性能進(jìn)行了研究。不僅證明了

4、所設(shè)計電機(jī)的磁場分布的合理性，還研究分析了電機(jī)的電感特性、包括定位力矩和反電勢在內(nèi)的空載特性、電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性以及電機(jī)的損耗與效率等。通過對電機(jī)進(jìn)行整體參數(shù)的優(yōu)化，使得電機(jī)的各項性能達(dá)到最優(yōu)，并將其與現(xiàn)有的12/22極PMFS電機(jī)進(jìn)行了對比。
　　然后，本文對電機(jī)溫度邊界數(shù)值進(jìn)行了計算，并運用溫度有限元仿真軟件與電磁分析有限元軟件進(jìn)行了聯(lián)合仿真，分析了永磁體V型擺放式磁通切換外轉(zhuǎn)子電機(jī)在空載以及負(fù)載情況下的溫度分布情況，提出了風(fēng)冷冷