铁氧体永磁辅助磁阻同步电机ISG研究

摘要

目前ISG永磁同步电机大多采用稀土永磁材料，电机面临成本和安全方面的挑战，为此本文研究ISG铁氧体永磁辅助磁阻同步电机。ISG铁氧体永磁辅助磁阻同步电机采用多层转子结构和铁氧体材料，电机性价比高，高速过压风险低，高温时电机性能稳定，因此研究ISG铁氧体永磁辅助磁阻同步电机具有较高的实际意义。 本文第1章对永磁辅助磁阻同步电机的研究现状进行了综述，并对ISG电机的运行工况以及不同材料永磁体退磁情况进行了总结，接着突出了多领域仿真技术的重要性。本文第2章对06思域ISG电机的动力系统参数进行了匹配设计，确定了ISG铁氧体电机的主要技术参数。并对ISG铁氧体电机的主要尺寸设计和极槽配合进行了讨论和总结，结合ISG铁氧体电机的性能和设计特点筛选出较优转子结构，采用控制变量法定量分析了H和β的变化对电机性能的影响。本文第3章对ISG铁氧体永磁辅助磁阻同步电机在发电/电动两种状态下进行电磁仿真分析。为了检验电机磁路的饱和程度，分别对电机进行了空载和负载的发电仿真，并分析了不同工况下负载电流波形差异并计算电机的发电效率。通过对电动状态的仿真，评估了电机的转矩性能和转矩能力，制作了效率MAP图。对比发电/电动状态下电机的退磁情况，分析永磁体局部退磁后对电机性能的影响。总结了提高永磁体抗退磁的相关方法。本文第4章基于ANSYS仿真平台对电机进行了多物理场仿真分析。针对ISG铁氧体永磁辅助磁阻同步电机转子结构较为复杂，磁桥宽度较小的特点分析了电机的机械结构强度。研究了不同工况下电机转子应力分布与不同载荷之间的规律，为转子的结构设计提供了指导意义。利用ANSYS软件以及ADVISOR软件的二次开发功能，修改电机模块参数仿真ISG铁氧体永磁辅助磁阻同步电机在不同循环工况和不同运行工况下的电机各部分损耗。采用等效的方法计算了气隙和电枢绕组导热系数，并对ISG铁氧体永磁辅助磁阻同步电机在循环工况和运行工况下的温度分布规律进行了仿真分析，明确了电机各部分温升情况，确保电枢绕组和永磁体在安全温度范围内。本文第5章对全文进行了总结和展望，突出本文研究要点。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1课题背景及研究目的和意义

1.2永磁辅助磁阻同步电机研究现状

1.3 ISG运行工况及永磁体退磁研究现状

1.3.1 ISG运行工况研究现状

1.3.2永磁体不可逆退磁研究现状

1.4 多领域仿真技术研究现状

1.4课题的研究内容与论文安排

第2章 ISG铁氧体电机电磁设计研究

2.1引言

2.2 ISG铁氧体电机主要尺寸设计

2.2.1 ISG电机技术参数

2.2.2 主要尺寸公式讨论

2.2.3 主要尺寸确定

2.3 ISG铁氧体电机方案选择与论证

2.3.1 槽数/极对数

2.3.2 铁氧体永磁材料

2.3.3 转子结构选择

2.4 转子结构优化设计

2.4.1 转子结构对磁阻转矩利用率影响

2.4.2 转子结构对电动势畸变率影响

2.4.3 转子结构对转矩脉动率影响

2.5 本章小结

第3章ISG铁氧体电机电磁设计仿真分析

3.1 引言

3.2 ISG铁氧体电机发电状态仿真分析

3.2.1 空载发电

3.2.2 负载发电

3.3 ISG铁氧体电机电动状态仿真分析

3.3.1 纯电动运行

3.3.2 电动辅助运行

3.4 ISG铁氧体电机退磁仿真分析

3.4.1 发电状态退磁

3.4.2 电动状态退磁

3.4.3 发电/电动状态退磁比较分析

3.4.4 提高永磁体抗退磁能力研究

3.5 本章小结

第4章ISG铁氧体电机多物理场仿真分析

4.1 引言

4.2 ISG铁氧体电机应力场仿真分析

4.2.1 转子受力分析

4.2.2 转子材料属性

4.2.3 不同载荷对ISG铁氧体电机转子应力影响

4.2.4 ISG铁氧体电机转子机械强度仿真和校核

4.3 城市循环工况ISG铁氧体电机转矩特性

4.3.1 汽车仿真软件ADVISOR

4.3.2 ISG型HEV模型的二次开发

4.3.3 不同循环工况ISG铁氧体电机输出特性

4.4 ISG铁氧体电机温度场仿真分析

4.4.1 温度场仿真建模

4.4.2 热源与导热系数的计算

4.4.3 边界条件设置

4.4.4 不同运行工况温度场仿真

4.4.5 不同循环工况温度场仿真

4.5 本章小结

第5章全文总结与展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间研究成果