电动汽车永磁同步牵引电机电磁及机械结构特性研究

摘要

永磁同步牵引电机由于其高转矩密度、高效率、易于弱磁调速等优点，被广泛应用于当前市场电动汽车中。永磁同步牵引电机性能很大程度上受到转子结构强度的限制，同时电机的振动噪声问题也是备受关注的话题，所以结合电机电磁特性、结构强度以及振动噪声分析的多物理场耦合建模分析已成为需求。 本文首先从电磁特性角度出发，以备受关注的电动汽车用永磁同步牵引电机Camry2007为例，对其电机电动状态下的全工作区域稳态运行特性进行分析，近似还原了该电机基本结构、空载及负载特性，同时对电机包括交直轴电感、功率因数、损耗及效率等性能展开分析与总结。 理论推导了分布绕组内置式永磁同步牵引电机气隙磁密及电磁力波的普适公式，分析其对应的谐波成分及产生来源，结合有限元仿真软件以及二维傅里叶变换的数据处理方法对理论进行了验证。本文提出的理论分析及对应的仿真分析方法可同样应用于其他类型的内置式永磁同步牵引电机。 搭建电机电磁-应力多物理场仿真模型，对比分析了电机应力分析中电磁力的影响，并在Camry2007结构的基础上，调整V型结构两种隔磁桥的宽度大小，探究其对应的电磁-结构强度变化，为永磁同步牵引电机隔磁桥优化设计提供了参考。 建立定子模态及振动噪声多物理场耦合仿真模型，分析电机定子的各阶固有频率及相应振型，并针对电磁力波引起的电机振动噪声展开分析，研究电机振动噪声变化机理。

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