纯电动汽车新型传动系统研究

【摘要】：本文提出了一种新型纯电动汽车传动系统,即将磁场调制式永磁齿轮(Field Modulated Permanent Magnetic Gear,FMPMG)应用于其传动系统中,替代传统电动汽车机械齿轮变速箱,以减小汽车传动系统体积与空间,减轻整车质量,提高传动效率。目前稀土钕铁硼(NdFeB)的扭矩密度可达400Nm/m3,因此基于NdFeB为磁极的FMPMG具有高矫顽力、高磁能积及高机械性能等优点。由于FMPMG还处于分析研究阶段,国内外针对FMPMG的设计尚无统一规范,其结构参数设计和工业化应用有待深入研究。针对FMPMG四种工作形式,依据电磁场理论,建立了四种工作情况下的FMPMG气隙磁场和转矩数理模型,并利用Ansoft电磁仿真软件对所建模型进行仿真,验证了所建模型的正确性,为后续其在纯电动汽车传动系统中的应用研究奠定了理论及技术基础。根据传统纯电动汽车多种机械传动形式,设计出一种可将FMPMG用作变速系统的新型纯电动汽车传动系统,以解决机械变速箱体积和质量过大等问题,并具有低噪音、低振动、免或少维护及使车辆运动平稳等优势。根据整车性能对FMPMG结构参数进行了逆向设计,通过对FMPMG转矩和转速的二维有限元仿真,验证车辆能否达到性能要求。由于传递转矩能力是车辆传动系统中最重要的性能指标,因此本文基于控制变量法,利用Ansoft逐一分析了FMPMG中的各结构参数与转矩关系,并针对所设计方案进行各参数优化。 【关键词】：纯电动汽车 永磁齿轮 气隙磁场 磁场调制 转矩分析
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 永磁齿轮发展现状9-18
• 1.1.1 永磁齿轮发展历史9-14
• 1.1.2 永磁齿轮常见传动类型14-15
• 1.1.3 FMPMG发展现状及趋势15-17
• 1.1.4 FMPMG应用概况17-18
• 1.2 电动汽车发展现状18-20
• 1.2.1 研究电动汽车的必要性18-19
• 1.2.2 电动汽车分类19-20
• 1.2.3 纯电动汽车传动系统20
• 1.3 本文研究内容20-22
• 第二章 FMPMG运行机理分析22-40
• 2.1 FMPMG基本结构22-23
• 2.2 FMPMG运行机理解析分析23-29
• 2.3 FMPMG运行机理有限元分析29-38
• 2.3.1 内永磁转子单独励磁时的气隙磁场30-33
• 2.3.2 外永磁转子单独励磁时的气隙磁场33-36
• 2.3.3 合成后的气隙磁场36-38
• 本章小结38-40
• 第三章 FMPMG在纯电动汽车传动系统中的应用40-50
• 3.1 纯电动汽车工作原理40-41
• 3.2 纯电动汽车动力传动系统基本构成41-42
• 3.3 纯电动汽车传动形式42-45
• 3.3.1 机械传动形式42-43
• 3.3.2 机电集成传动形式43
• 3.3.3 机电一体化传动形式43-44
• 3.3.4 轮毂电动机传动形式44-45
• 3.4 汽车变速箱简介45-47
• 3.5 纯电动汽车新型传动系统方案设计47-48
• 3.6 新型传动系统方案优势48-49
• 本章小结49-50
• 第四章 新型传动系统参数设计及仿真50-66
• 4.1 纯电动汽车基本性能参数设计50-55
• 4.2 FMPMG结构参数选取55-57
• 4.2.1 FMPMG材料选取55
• 4.2.2 FMPMG参数设计55-57
• 4.3 机构的静态有限元仿真57-62
• 4.3.1 静态转矩的有限元仿真57-59
• 4.3.2 气隙磁场的有限元分析59-62
• 4.4 机构的动态有限元仿真62-65
• 本章小结65-66
• 第五章 FMPMG结构参数对转矩的影响66-72
• 5.1 永磁体极对数对转矩的影响66-67
• 5.2 传动比对转矩的影响67
• 5.3 调磁环形状对转矩的影响67-68
• 5.4 气隙对转矩的影响68-69
• 5.5 轭铁厚度对转矩的影响69-70
• 本章小结70-72
• 结论72-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77

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