混合动力汽车用双凸极永磁电机的研究

【摘要】：随着全球汽车保有量的与日俱增，能源危机和环境污染正逐渐成为制约世界汽车工业发展的瓶颈。而新兴的混合动力汽车(HEV)在节能和排放上的优越性正逐步体现出来。由于采用“油、电”配合的方式来驱动车体，其所搭载电动机的研究则成为混合动力汽车研发中的关键技术之一，它直接决定着整车的动力性，燃油经济性和排放。 双凸极永磁电机(Doubly Salient Permanent Magnet Motor，简称DSPM)是随着功率电子学和微电子学的飞速发展在90年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。由于其结构简单、控制灵活、动态响应快、调速性能好、转矩／电流比大、功率因数接近于1、效率高等优点，双凸极永磁电机的研究已成为混合动力汽车用电动机一个全新的研究方向。 针对混合动力汽车所搭载电动机在功率和扭矩上的新要求，以及双凸极永磁电机在结构上的新特点，本文比较选取了电机的布置形式；借鉴电机工程上常用的“分割法”提出了“分割叠加”，从理论上分析了双凸极永磁电机的磁场特性，并且通过“类比”开关磁阻电机的设计方法，对双凸极永磁电机的结构参数进行了设计计算；采用工程上主流的有限元分析软件ANSYS对所设计电机的电磁场进行了二维有限元分析，通过对磁场分布，静态特性的大量计算分析，得出了双凸极永磁电机在几个典型转子位置下的磁场分布规律，从而在理论上对所设计电机的电磁特性进行了校验。 最后，通过对实物样机的试验，取得了大量的实验数据，从客观上检验了所设计样机的特性和缺点，从而达到了对混合动力汽车用双凸极永磁电机的探索和研究。 【关键词】：混合动力汽车 双凸极永磁电机 有限元 磁场
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题的理论意义和应用价值8
• 1.2 混合动力汽车用电动机的发展历史8-9
• 1.3 国内外混合动力汽车用电动机的研究概况9-11
• 1.4 双凸极永磁电动机的研究状况11-12
• 1.4.1 静态特性的分析计算11
• 1.4.2 永磁材料最佳用量11-12
• 1.4.3 弱磁控制12
• 1.5 本文的工作12-13
• 2 混合动力车用电动机的选择与布置形式13-17
• 2.1 混合动力车用电动机基本要求及选择策略13-14
• 2.2 混合动力车用双凸极永磁电机的布置形式与选取14-17
• 3 双凸极永磁电机静态特性分析与设计参数计算17-34
• 3.1 引言17
• 3.2 双凸极永磁电机的基本结构和工作原理17-19
• 3.3 双凸极永磁电机的静态特性分析19-20
• 3.4 绕组励磁磁场单独作用分析20-28
• 3.4.1 磁导分量的计算22-26
• 3.4.2 θ_u位置下绕组电感L_u的计算26-28
• 3.5 双凸极永磁电机设计参数的计算28-34
• 4 双凸极永磁电机的有限元分析34-54
• 4.1 双凸极永磁电机有限元分析概述34-35
• 4.2 ANSYS软件介绍35-36
• 4.3 双凸极永磁电机二维磁场分析36-45
• 4.3.1 双凸极永磁电机二维物理模型基本假定37
• 4.3.2 建立数学模型及边界条件37-42
• 4.3.3 转子位置角的定义42
• 4.3.4 源电流密度的定义42-43
• 4.3.5 材料特性的定义43-44
• 4.3.6 施加边界条件44
• 4.3.7 用ANSYS分析双凸极永磁电机磁场的程序流程图44-45
• 4.4 样机有限元分析45-54
• 4.4.1 前处理和方程求解45-47
• 4.4.2 二维计算结果47-54
• 5 样机实验54-59
• 5.1 样机测试结果54-57
• 5.2 样机实验结果分析57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-63
• 附录A 插图清单63-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书67

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