混合动力电动汽车用稀土永磁无刷直流电机的设计与分析

【摘要】： 全球性的能源与环境问题促使各国汽车工业向着使用新能源、新动力的方向发展,混合动力电动汽车凭借着其燃油经济性高、低排放、低噪声等优点成为极具发展前景的汽车车型。而驱动电机的性能直接影响着混合动力电动汽车的动力性能,因此驱动电机的选择至关重要。稀土永磁无刷直流电机凭借着其体积小、质量轻、可靠性高、维护方便、结构简单、效率高、散热容易等优点成为了混合动力电动汽车用驱动电机的理想选择。 本文根据混合动力电动汽车对驱动电机的要求,设计了混合动力电动汽车用稀土永磁无刷直流电机。首先根据混合动力电动汽车的动力性能指标确定了所要设计的稀土永磁无刷直流电机的主要额定参数,即设计目标。采用了磁路分析法进行磁路计算,完成对电机本体的初始设计,再通过ANSYS软件对已设计的稀土永磁无刷直流电机进行有限元分析与仿真,并针对在初始设计过程中,由经验公式和经验数值计算得到的、对电机性能有重要影响的一些主要系数包括漏磁系数、极弧系数、电枢长度系数、气隙系数等重新进行计算,得到了精确值,提高了电磁计算的精确度。最后根据修正后的电机主要参数重新进行电机设计,并对修正前后的结果进行比较和分析,据此分析了混合动力电动汽车动力性能参数包括最高车速、加速时间和最大爬坡度的提升情况。采用ANSYS有限元分析软件之后,稀土永磁无刷直流电机设计的参数更为合理、准确,混合动力电动汽车的动力性能也较之前有了一定的提升。 【关键词】：混合动力电动汽车 稀土永磁无刷直流电机 有限元分析 ANSYS 主要系数
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 混合动力电动汽车产生的背景和研究意义9-10
• 1.1.1 混合动力电动汽车产生的背景9-10
• 1.1.2 混合动力电动汽车的优点及研究意义10
• 1.2 混合动力电动汽车对驱动电机系统的要求10-11
• 1.3 混合动力电动汽车驱动电机类型的选择11-12
• 1.4 稀土永磁无刷直流电机的性能分析方法12-13
• 1.4.1 磁路分析法12-13
• 1.4.2 电磁场有限元法13
• 1.5 本文研究的主要内容13-14
• 2 稀土永磁无刷直流电机参数的选择14-19
• 2.1 混合动力电动汽车的整车性能参数14
• 2.2 稀土永磁无刷直流电机参数的选择14-18
• 2.2.1 额定转速和最高转速的选择14-15
• 2.2.2 额定电压的选择15
• 2.2.3 额定功率的选择15-18
• 2.2.4 稀土永磁无刷直流电机的主要额定参数18
• 2.3 本章小结18-19
• 3 稀土永磁无刷直流电机的设计19-43
• 3.1 稀土永磁无刷直流电机的工作原理和基本结构19-21
• 3.1.1 稀土永磁无刷直流电机的工作原理19-20
• 3.1.2 稀土永磁无刷直流电机的基本结构20-21
• 3.2 稀土永磁无刷直流电机的设计21-28
• 3.2.1 稀土永磁无刷直流电机主要技术指标的确定21
• 3.2.2 稀土永磁无刷直流电机设计总体方案的确定21-23
• 3.2.3 稀土永磁无刷直流电机主要尺寸的确定23-25
• 3.2.4 定子结构确定25-26
• 3.2.5 转子结构确定26-28
• 3.3 基于磁路分析法的稀土永磁无刷直流电机的磁路计算28-36
• 3.3.1 永磁体等效成磁通源或磁动势源29-31
• 3.3.2 外磁路的等效磁路31-32
• 3.3.3 稀土永磁无刷直流电机的等效磁路32
• 3.3.4 等效磁路各参数的标么值32-33
• 3.3.5 等效磁路的解析解33-36
• 3.4 稀土永磁无刷直流电机的设计结果36-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 稀土永磁无刷直流电机的有限元分析43-78
• 4.1 电磁场有限元法基本原理43-49
• 4.1.1 边界条件43-44
• 4.1.2 边值问题和条件变分问题44-45
• 4.1.3 部分插值45-46
• 4.1.4 条件变分问题离散化46-48
• 4.1.5 求解48
• 4.1.6 磁矢位的应用48-49
• 4.2 ANSYS 有限元分析49-70
• 4.2.1 前处理阶段50-58
• 4.2.2 分析计算阶段58-59
• 4.2.3 后处理阶段59-65
• 4.2.4 有限元分析的错误与修正65-67
• 4.2.5 ANSYS 分析的命令流67-70
• 4.3 稀土永磁无刷直流电机主要系数的有限元分析70-77
• 4.3.1 空载漏磁系数70-74
• 4.3.2 电枢计算长度74-75
• 4.3.3 计算极弧系数75
• 4.3.4 气隙系数75-76
• 4.3.5 稀土永磁无刷直流电机主要系数的修正结果76-77
• 4.4 本章小结77-78
• 5 混合动力电动汽车性能的提升78-83
• 5.1 稀土永磁无刷直流电机修正后的结果78-81
• 5.2 混合动力电动汽车性能的提升81-82
• 5.3 本章小结82-83
• 6 结论83-84
• 参考文献84-86
• 致谢86-87
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果87

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