电动汽车动力电机定子铁芯混合再制造的性能研究

摘要

电动汽车产业的迅猛发展，带动了车用驱动电机数量的急剧增加，未来废旧电机的数量亦将快速增加。合理的对旧电机零部件进行再制造使用是防止环境污染和资源浪费的有效途径。永磁电机属高效高性能电机，本文提出将磁性能优良的铁基非晶合金叠片和硅钢叠片轴向混合叠压成定子铁芯。
　　首先，给出了定子铁芯的混合再制造方法。非晶合金带材韧性差，容易受压损坏，损耗低有利于提高电机效率，饱和磁密低不利于电机安全高速运行;硅钢饱和磁密高，但是其损耗大，为充分发挥材料的优越性，规避材料性质的缺陷，结合电机特点，将硅钢段设置于定子两端，硅钢段和非晶段间隔排列。
　　其次，研究混合定子的空间磁密规律。非晶段和硅钢段磁密波形趋势相同，在齿项等磁密值较高处，非晶段中对应点磁密比硅钢段小0.5T;X方向磁密幅值关于齿的轴线对称，齿顶和齿根磁密呈无规律波动;齿中磁密以径向磁密为主，切向磁密为辅，且幅值稳定;轭部径向磁密幅值向外呈直线减小。
　　然后，研究了非晶合金占比、混合分层数对混合定子电机的损耗、转矩和效率的影响。混合定子电机损耗小于原电机损耗，但输出转矩小于原电机;非晶合金占比相同的情况下，混合定子分层对电机损耗和输出转矩影响较小。非晶合金占比50％的3层混合电机相比于原电机损耗下降52％，输出转矩下降0.46％。以非晶合金占比50％的3层电机为对象制作样机，利用AVL电驱动测试台架验证了仿真分析的准确性及混合定子电机的可靠性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 车用永磁同步电机再制造的背景和意义

1．1．1 永磁同步电机再制造的背景

1．1．2 永磁同步电机再制造的意义

1．2 电机再制造的国内外研究现状

1．2．1 再制造与维修的区别

1．2．2 电机再制造的国内研究现状

1．2．3 电机再制造的国外研究现状

1．3 车用永磁驱动电机简介

1．3．1 永磁同步电机结构

1．3．2 车用永磁同步驱动电机的特点

1．3．3 车用永磁同步电机再制造难点

1．4 铁基非晶合金电机的应用研究

1．5 论文的主要研究内容

第二章 非晶合金特性及电机有限元分析理论

2．1 永磁同步电机常用软磁材料

2．1．1 软磁材料的常用磁性能参数

2．1．2 常用软磁材料

2．2 1K101号非晶合金和B35AV1900号硅钢性能对比

2．3 非晶合金定子的损耗分析

2．4 永磁电机有限元分析的理论基础

2．4．1 微分方程及边值问题

2．4．2 有限元分析原理简述

2．5 本章小结

第三章 永磁同步电机转子再设计与定子混合再制造

3．1 再制造永磁同步电机的选型

3．1．1 永磁电机的类型及特点

3．1．2 再制造电机参数

3．2 转子再设计的永磁同步电机仿真研究

3．2．1 转子再设计方法

3．2．2 转子再设计电机空载性能分析

3．2．3 转子再设计电机负载工况分析

3．3 永磁同步电机定子混合再制造

3．3．1 电机再制造的基本流程

3．3．2 混合定子的结构设置

3．4 本章小结

第四章 混合定子铁芯再制造电机空载磁密规律分析

4．1 混合叠压定子材料的磁导率分析

4．2 再制造电机仿真模型的建立

4．3 混合定子空载磁场分析方法

4．4 混合电机定子铁芯空载磁密分布规律

4．4．1 混合电机定子X方向磁密规律

4．4．2 混合电机定子Z方向磁密规律

4．5 本章小结

第五章 混合定子电机分析及实验

5．1．1 最大转矩电流比控制(MTPA)

5．1．2 混合定子电机有限元分析的参数确定

5．2．1 混合定子电机转矩性能分析

5．2．2 混合定子电机损耗分析

5．3 非晶合金占比40％、60％的混合定子电机分析

5．3．1 混合定子电机输出转矩

5．3．2 混合定子电机损耗

5．4 电机定子混合再制造样机模型的确定

5．5 再制造电机样机制造

5．5．1 非晶合金定子铁芯加工

5．5．2 样机装配

5．6 样机测试

5．6．1 电驱动系统综合性能实验台架测试

5．6．2 再制造电机测试结果

5．6．3 测试结果的误差分析

5．7 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况