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混合动力汽车用永磁同步电动机设计与研究

作　者: 谷伟光
导　师: 王晓远
学　校: 天津大学
专　业: 电机与电器
关键词: 混合动力 永磁同步电动机 磁场计算 有限元分析
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


永磁同步电动机具有效率高、功率密度大等特点,广泛用于混合动力汽车用驱动电机。本文设计并研究了一台混合动力汽车用12.5kW驱动用永磁同步电动机。首先,分析了开发混合动力汽车的必要性,综述了混合动力汽车的发展概况及国内外研究状况,并对现有的混合动力汽车驱动系统进行了比较分析,给出了各类型驱动系统的优缺点。其次,分析了永磁电动机的结构特点,选择合适的结构进行设计,提出了永磁同步电动机的设计方法及主要步骤,针对混合动力汽车空间的限制,为提高电机的冷却效果,采用了水冷式的冷却结构。然后,建立永磁电机二维有限元模型,对电动机空载及负载电磁场进行分析,绘制电机整体磁密云图、气隙磁密曲线等图形,分析隔磁措施对内置式电机的影响,计算出磁通、空载漏磁系数等参数,并对空载磁场进行了谐波分析。对永磁同步电动机进行磁场分析后,电动机内部任何一点处的磁密值、磁矢位值均可准确得出,方便分析电机性能。最后,对研制的样机,进行了测试实验。样机达到了主要技术指标要求,为以后进一步优化发展积累了经验与数据。

全文目录


中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 电动汽车用驱动电机国内外的研究状况  8-10
  1.2 本课题研究的意义  10-11
  1.3 本课题的主要内容  11-12
第二章 混合动力汽车驱动系统的结构及其特点  12-22
  2.1 混合动力汽车概述  12-13
  2.2 混合动力汽车的分类  13-18
    2.2.1 串联混合动力系统  13-15
    2.2.2 并联混合动力系统  15-17
    2.2.3 混联式混合动力系统  17-18
  2.3 混合动力汽车用驱动电机分类  18-21
    2.3.1 直流电动机  18-20
    2.3.2 异步电动机  20
    2.3.3 开关磁阻电机  20
    2.3.4 永磁同步电动机  20-21
  2.4 混合动力汽车用驱动电机特性要求  21-22
第三章 永磁同步电动机的结构分析与电机电磁场  22-38
  3.1 永磁同步电动机的结构  22-28
    3.1.1 永磁同步电动机的总体结构  22-23
    3.1.2 永磁同步电动机转子磁路结构  23-27
    3.1.3 隔磁措施  27-28
  3.2 永磁同步电动机的运行原理  28
  3.3 永磁同步电动机的起动方法  28-29
  3.4 电机的冷却方式  29-30
    3.4.1 表面冷却  29-30
    3.4.2 内部冷却  30
  3.5 永磁材料的分类与选用  30-34
    3.5.1 铝镍钴永磁材料  30-31
    3.5.2 铁氧体永磁材料  31-32
    3.5.3 稀土永磁材料  32-33
    3.5.4 永磁材料的选择和应用注意事项  33-34
  3.6 电机电磁场的基本理论  34-38
第四章 混合动力汽车用永磁同步电机的设计与分析  38-62
  4.1 设计电机主要性能指标  38-39
  4.2 永磁同步电动机的设计特点  39-43
    4.2.1 定子设计和气隙长度的选择  39-41
    4.2.2 定子绕组设计  41-42
    4.2.3 转子冲片设计  42
    4.2.4 永磁体设计  42-43
  4.3 电机的水冷设计  43
  4.4 电机的启动  43-44
  4.5 提高永磁同步电动机效率和功率因数的措施  44-45
  4.6 永磁同步电动机电磁场有限元法分析基本思想  45-48
  4.7 不同转子磁路结构的永磁同步电机空载磁场分析  48-59
    4.7.1 不同转子磁路结构的永磁同步电动机分析模型  48-49
    4.7.2 永磁同步电动机电磁场分析步骤  49-51
    4.7.3 永磁同步电动机电磁场后处理  51-55
    4.7.4 永磁同步电动机每极磁通量  55-56
    4.7.5 永磁同步电动机空载漏磁系数  56-57
    4.7.6 永磁同步电动机谐波计算与分析  57-59
  4.8 永磁同步电动机负载电磁场分析  59-62
第五章 实验研究  62-68
  5.1 样机性能要求  62
  5.2 样机测试项目介绍  62-63
  5.3 样机测试  63-68
    5.3.1 温升测试  64-65
    5.3.2 转矩标定实验  65-66
    5.3.3 电动状态下的效率测试  66-68
第六章 结论  68-69
参考文献  69-72
发表论文和科研情况  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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