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电动车辆新型能量回收电机的研制

作　者: 阮越广
导　师: 宋开臣
学　校: 浙江大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 电动车辆 新型电机 能量回收 电机设计
分类号: U469
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 652次
引　用: 5次
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内容摘要


电动车是一种以车载电源为动力、用电机驱动车轮行驶、接近零污染的绿色交通工具，它的发展对于解决全球性的能源、环境问题具有非常重要的现实意义。电动车的关键技术是要解决电动车的一次续驶里程问题，这一方面需要发展电池技术和高功率密度电机，另一方面需要提高能源的使用效率以及电动车在运行过程中的能量回收。 本课题是以研究电动车辆的能量回收技术为方向，以电动车辆驱动电机的节能为重点，以新型电机的研究为切入点，通过对一种全新永磁电机的设计、实现，从而在电机节能技术方面提出了另外一种思路和方法。它是以满足现代电动车对电动机的要求，具有宽调速范围、低速启动时的大扭矩、高效率以及有能量回馈功能为目标的一种轮毂式的永磁电机。 本文的第一章讨论了电动车辆的发展、现状以及电动车的能量回收技术，介绍了电动车中的常用电动机及其发展趋势，根据现代电动车对电机高效、节能的要求，提出了本课题的研究目的和任务； 第二章提出了一种全新模式的电机，并对这种电机的结构、形式、工作原理进行了初步探讨； 第三章讨论了这种具有节能意义的新型电机的设计和实现，提出了设计的总体原则，按照具体的设计步骤列出了详尽的设计内容，并对电机的加工工艺也进行了描述； 第四章是电机控制器的设计。通过对控制器工作原理和系统构成的分析，详细讨论了组成控制器的一些功能单元的实现；并对能量回馈部分工作原理进行了描述； 第五章讨论了电机的数学模型，并对实验构想和实验过程进行了论述； 第六章是总结与展望。通过对前一阶段设计工作中的得失进行总结，并对下一阶段的工作进行展望。 本课题的创新之处在于提出了一种全新的多极、多相双凸极永磁电机：转子、定子采用双凸极结构；转子磁极数为多极(大于50)，定子的励磁电流为多相(相位数由磁极数决定)；转子磁极数与定子齿数不等有差异；永磁磁极采用高性能稀土永磁材料；电机为外转子内定子的轮毂电机。由于双凸极结构并且极数不等，使电机在磁阻转矩的基础上迭加了永磁转矩，较大提高电机的输出转矩、功率密度和减小转矩脉动；轮毂式直接驱动，降低了因减速机构带来的能量损耗；定子齿数的增加可以提高电机在低转速下的工作频率；永磁磁极的极数增加可以减小磁极的横截面积，增加磁通密度，有效地减小电机的大小和质量。由于电机可实现四象限控制,因此具有再生制动能量回收的功能.由于这是一种全新设计的电机,本文所作只是初步探索,它在理论和实践上都有待于进一步的探讨和发展.

全文目录


摘要  2-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-20
  1.1 电动车辆和能量回收  7-13
    1.1.1 电动车  7-8
    1.1.2 电动车的发展和国内外现状  8-11
    1.1.3 电动车的结构和关键技术  11-13
  1.2 电动车用电动机  13-18
    1.2.1 电动车常用电动机  13-14
    1.2.2 电动车用电机及驱动系统发展近况  14-15
    1.2.3 一些新型电动车用电机的介绍  15-18
  1.3 本课题的研究任务  18-20
    1.3.1 课题的研究目的  18
    1.3.2 课题的研究内容  18
    1.3.3 课题的研究意义与创新  18-20
第二章 能量回收电机工作原理探讨  20-25
  2.1 电机的基本结构和形式  20-21
  2.2 电机运行的工作原理  21-25
第三章 能量回收电机样机的设计和加工  25-51
  3.1 电机总体设计的参考原则  25-26
  3.2 电机的电磁设计  26-45
    3.2.1 电磁设计基础  26-28
    3.2.2 电机的磁性材料选择  28-40
    3.2.3 电机的电磁结构设计  40-45
  3.3 电机的机械结构设计  45-48
  3.4 电机样机的加工  48-51
第四章 电机控制器的设计  51-65
  4.1 控制器的系统构成及工作原理  51-52
  4.2 控制器功能单元的实现  52-62
    4.2.1 位置、速度传感器  52-53
    4.2.2 主控制电路  53-58
    4.2.3 驱动电路  58-60
    4.2.4 基于CPLD的PWM波形发生器  60-62
  4.3 电机再生制动原理与实现的探讨  62-65
第五章 电机模型与实验  65-75
  5.1 电机的数学模型  65-69
    5.1.1 电动势平衡方程式  65
    5.1.2 转矩平衡方程式  65-69
  5.2 电机启动升速特性的分析  69-71
  5.3 电机运行实验  71-75
第六章 总结与展望  75-77
参考文献  77-82
附录一:硕士期间录用的学术论文  82-83
致谢  83

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 各种汽车
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