電動汽車用直驅(qū)式永磁無刷直流電機的優(yōu)化設(shè)計與分析.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題已經(jīng)凸顯出來了。以純電動汽車為代表的新能源汽車必將成為我國汽車發(fā)展的主要方向之一。而驅(qū)動電機作為純電動汽車唯一的動力源，其性能好壞將直接影響整車運行的動力性、穩(wěn)定性和續(xù)駛里程，因此設(shè)計一款能滿足電動汽車安全行駛，并具有寬范圍高效區(qū)的驅(qū)動電機具有重要意義。
　　 首先分析了電動汽車對驅(qū)動電機的性能要求，確定電機各項額定技術(shù)指標(biāo)，包括電機額定功率、額定電壓、額定電

2、流等;給出了永磁無刷直流電機工作時的相關(guān)公式，為串并聯(lián)繞組設(shè)計提供了理論基礎(chǔ);針對電動汽車驅(qū)動特性的分析和驅(qū)動電機自身特點的研究，利用SolidWorks三維設(shè)計軟件建立了直驅(qū)電機的機械結(jié)構(gòu)模型，包括電機冷卻系統(tǒng)的設(shè)計;分析了電樞繞組串并聯(lián)對提高電機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速范圍的原理，給出了繞組總體設(shè)計方案;給出了霍爾位置傳感器安裝方法，完成了電機總體方案的設(shè)計。
　　 利用磁路法和相關(guān)經(jīng)驗公式對電機的主要尺寸進行初步計算，然后基于Ansof

3、tMaxwell有限元軟件分別對電機定子電樞內(nèi)徑和有效長度，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，氣隙長度，極槽配合方案和電樞繞組等關(guān)鍵參數(shù)進行研究分析，反復(fù)調(diào)整、驗證和修改，完成了電磁方案的優(yōu)化設(shè)計。
　　 在電機機械結(jié)構(gòu)和電磁方案的基礎(chǔ)上，對電機在空載和負(fù)載下的瞬態(tài)性能進行仿真分析，得到了電機運行過程中電與磁的變化規(guī)律及分布情況，如電機的電磁轉(zhuǎn)矩、繞組電流、電壓波形、電機轉(zhuǎn)速、繞組磁鏈、感應(yīng)

4、電動勢等電磁量，同時可以觀察任意時刻的磁場分布情況（如磁力線、磁密分布和計算電機漏磁系數(shù)），校核是否存在局部過飽和點，從而調(diào)整設(shè)計參數(shù)，優(yōu)化電機結(jié)構(gòu)。通過對齒槽轉(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的極槽配合、極弧系數(shù)、槽口寬度、斜槽等參數(shù)對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響，以減小齒槽轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)對電磁方案進一步優(yōu)化。
　　 提出并采用定子電樞繞組串并聯(lián)切換方法來擴大電機的轉(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