电动汽车轮毂电机用磁场调制永磁游标电机设计与研究

摘要

在环境保护日益重要的今天以电动汽车代替燃油汽车成为了发展的趋势。轮毂电机是电动汽车研究中重要的一环，更高的转矩密度和更宽的调速范围是轮毂电机研究的重点。
　　本文研究磁场调制电机中的一种即游标电机。游标电机具有高转矩密度及很宽的调速范围。本文给出了磁场调制游标电机的调制过程及原理，并给出了游标电机的若干重要公式。进一步分析了游标电机的绕组理论和极槽配合关系的选用原则，对绕组和极比如何选择以及相同极比下槽数如何选择进行了对比分析，同时还分析了游标电机的一些共性问题等。
　　本文设计了一台轮毂用游标电机，并对不同气隙下各个尺寸参数进行优化分析，得出各个参数变化影响电磁特性的原因，从而得出电机的最优尺寸，并对电机的气隙磁密、空载特性、负载特性以及电机性能进行分析，包括特性曲线、功率因数、铁耗效率、转矩脉动以及散热等。
　　通过设计研究与分析，得出游标电机具有很多优点，其转矩产生需要气隙磁导常数及基波与磁密各次谐波共同作用故其转矩更大。同时其产生转矩脉动的谐波次数高幅值小，故其空载反电势正弦性良好且几乎没有脉动转矩。并且因为其磁链小故有更宽的调速范围。同时游标电机具有功率因数低、铁耗大的缺点，所以选择游标电机极比时应综合转矩、功率因数、铁耗、漏磁，绕组系数等各方面因素。

目录

声明

致谢

摘要

1．绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 轮毂电机简介

1．3 轮毂电机国内外现状

1．3．1 轮毂电机的起源

1．3．2 轮彀电机的国外研究现状

1．3．3 轮毂电机的国内研究现状

1．4 磁场调制游标电机介绍

1．4．1 磁齿轮结构

1．4．2 游标电机介绍

1．4．3 游标电机拓扑

1．5 论文主要内容

2．磁场调制永磁游标电机基础理论

2．1 引言

2．2 磁场调制永磁电机工作原理

2．2．1 磁场调制过程

2．2．2 磁场调制永磁电机原理

2．3 磁场调制永磁游标电机重要公式

2．3．1 游标电机结构

2．3．2 空载气隙磁密以及反电势公式

2．3．3 电磁转矩

2．3．4 功率因数

2．3．5 铁耗

2．4 磁场调制永磁游标电机绕组分析

2．5 性能特点共性分析

2．6 本章小结

3．磁场调制永磁游标电机设计与优化

3．1 引言

3．2 电动汽车轮毂电机设计指标

3．3 电机主要尺寸参数设计

3．3．1 电机主要尺寸

3．3．2 永磁体及磁路设计

3．3．3 气隙长度

3．3．4 电机定子基本尺寸

3．3．5 电机极槽配合关系及绕组

3．4 电机模型及基本参数

3．4．1 电机基本参数

3．4．2 电机基本模型

3．5 电机模型基本参数优化分析

3．5．1 气隙长度分析

3．5．2 永磁体优化

3．5，3 电机定子槽口比的优化

3．5．4 电机轭部的优化

3．5．5 电机优化后主要参数

3．6 电机电磁性能分析

3．6．1 电机气隙磁密分析

3．6．2 电机空载分析

3．6．3 电机负载分析

3．7 解析法结果对比

3．8 本章小结

4．电动汽车轮毂电机性能结果分析

4．1 弱磁控制

4．2 效率损耗分析

4．3 转矩脉动

4．4 功率因数

4．5 散热分析

4．6 本章小结

5．总结与展望

5．1 本文总结

5．2 研究展望

参考文献

作者简历