电动自行车用24V双转子有刷减速轮毂直流电机的研制

摘要

由于石油、煤炭等不可再生资源的不断枯竭，国际油价的不断攀升，加上城乡对环保意识的增加，电动自行车这一清洁、环保和安全的交通工具越来越受到人们的青睐。作为电动自行车的核心部件和动力源泉，电机一直是各生产厂家及科研院所研究的重中之重。
　　 本课题的研究对象是新型双转子有刷减速轮毂电机，是针对第二代低速有刷电机的缺点而设计开发的更新换代产品，特点非常明显：小型轻量、高效节能。该种电机的电枢和磁场相对于心轴而言，均处在旋转中，成为高、低速两个转子而没有定子。两个转子之间用行星减速器相联接且一并输出动力。该种电机效率高、体积小、重量轻、特性好，十分适用于轻量、高档的车型。本课题研究内容如下：
　　 （1）分析碳刷磨损机理、评估碳刷寿命及分析换向火花产生的原因，选择合适碳刷、优化设计碳刷组件，解决了有刷电机一直面临的碳刷易磨、高温受阻的问题；
　　 （2）分析电机转矩及功率方程、电动势方程，选择合适永磁材料，优化绕组设计；
　　 （3）根据能量损耗理论，分析电机铜耗、铁损及机械损耗，使电机效率提高到80％：
　　 （4）研制电机样机，通过测试性能完全满足设计要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 电动自行车电机的研究现状

1.3 课题研究简介

1.3.1 课题来源

1.3.2 课题设计理念

1.3.3 课题主要工作

参考文献

第二章 双转子减速有刷轮毂电机碳刷组件的设计

2.1 电动车双转子减速有刷轮毂电机碳刷磨损机理分析

2.1.1 碳刷磨损机理

2.1.2 碳刷磨损的影响因素

2.2 双转子减速有刷轮毂电机换向器换向火花的产生原因分析

2.2.1 换向器产生换向火花原因综述

2.2.2 换向器产生换向火花原因应对方案

2.2.3 换向器产生换向火花原因分析

2.3 辛普森三点公式评估新型碳刷的使用寿命

2.3.1 辛普森（Simpson）三点公式的提出

2.3.2 采用“三点公式”进行碳刷使用寿命评估的试验方法

2.3.3 对评估结果的分析

2.4 碳刷组件的总体设计

2.4.1 选择合适的碳刷

2.4.2 碳刷组件的总体结构设计

2.4.3 碳刷组件的设计理念

2.5 本章小结

参考文献

第三章 双转子有刷减速电机的基本原理

3.1 电动车电机国标中的额定参数说明及双转子电机的额定参数设定[1]

3.2 双转子减速电机永磁材料

3.2.1 永磁材料概述

3.2.2 永磁材料的尺寸选取的几个原则

3.3 双转子减速电机的绕组结构

3.4 电动机常数理论分析双转子减速电机性能指标

3.5 双转子减速电机计算功率的设计

3.6 双转子减速电机的转矩和功率方程

3.7 双转子减速电机的电动势方程

3.8 本章小结

参考文献

第四章 双转子有刷减速电机的电气特性和性能

4.1 电动机的效率

4.2 电动机的能量图及损耗理论

4.2.1 双转子有刷减速电机铜耗设计

4.2.2 Ber-totti铁耗分离理论设计双转子减速电机铁芯硅钢片

4.2.3 双转子有刷减速电机机械损耗设计

4.2.4 双转子有刷减速电机的外观电阻设计

4.3 电动机的输出功率和效率的关系

4.4 双转子有刷减速电机的工作特性曲线

4.5 气隙对电动机的影响

4.6 无刷直流电机和有刷直流电机在性能方面的差异

4.7 本章小结

参考文献

第五章 控制器及电池概述和电机PWM调速原理

5.1 双转子有刷减速电机配用的控制器概述及PWM调速

5.2 双转子有刷减速电机配用的铅酸蓄电池概述

5.2.1 铅酸蓄电池的结构

5.2.2 铅酸蓄电池的充放电原理

5.3 本章小结

参考文献

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

附录一 双转子有刷减速轮毂直流电机的生产工序

附录二 双转子有刷减速轮毂直流电机的出厂检验规范

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢