車用9槽10極分數(shù)槽集中繞組永磁同步電機的設計與分析.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染成為了21世紀全球所面臨的最大挑戰(zhàn)性問題。近年來，促進電動汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展被認為是倡導環(huán)保節(jié)能的有效途徑之一。電機作為電力傳動系統(tǒng)的核心部件，其驅(qū)動性能直接決定了電動汽車的動力特性。因此，提高驅(qū)動電機的功率密度、運行效率和調(diào)速范圍是電動汽車向規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵所在。本文依據(jù)電動汽車的驅(qū)動要求，分析和設計了一個9槽10極分數(shù)槽集中繞組永磁同步電機，該電機不僅繼承了傳統(tǒng)永磁同步電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、以及高功

2、率密度和高轉(zhuǎn)矩密度的特點，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，滿足電動汽車的運行需求。本文的研究工作可歸納如下:
　　首先，針對電動汽車的國內(nèi)外發(fā)展背景及研究現(xiàn)狀進行了詳細地介紹，并清晰地闡述了本課題的研究目的及意義。在分析分數(shù)槽集中繞組永磁同步電機特點的基礎之上，結(jié)合電動汽車用電機的性能要求，提出了一種新型的9槽10極分數(shù)槽集中繞組永磁同步電機。
　　其次，對分數(shù)槽集中繞組分布和繞組因數(shù)深入分析計算，

3、提出一種新型的分數(shù)槽集中繞組連接方式。同時依據(jù)永磁同步電機一般設計要求及方法，對提出的該電機進行主要尺寸的估算、電磁負荷的選擇以及永磁體尺寸的設計。最終確定9槽10極分數(shù)槽集中繞組永磁同步電機的主要參數(shù)。
　　然后，借助于有限元仿真軟件對該電機進行電磁性能分析，深入并全面地探索電機由其獨特的結(jié)構(gòu)、定轉(zhuǎn)子極槽配比以及新型繞組連接方式所帶來的性能變化。理論上分析分數(shù)槽集中繞組對齒槽轉(zhuǎn)矩的削弱緣由，并通過有限元仿真進行對比研究。此外，搭

4、建外電路并通過聯(lián)合仿真軟件對電機加載進行模擬仿真分析。最后采用最大轉(zhuǎn)矩/電流控制方法和弱磁控制方法來獲得電機的轉(zhuǎn)矩-速度特性曲線和效率MAP，以便于進一步研究電機的運行特性。
　　最后，聯(lián)合溫度仿真軟件，對電機空載及加載進行熱分析，最后在加工電機時安裝風扇，便于對溫升進一步分析研究。通過加工一臺5kW的原理性樣機，并搭建相關(guān)的實驗平臺對電機進行初步的實驗測試。理論分析、仿真驗證和實驗結(jié)果基本符合，證實了9槽10極分數(shù)槽集中繞組永磁