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混合动力汽车驱动用永磁同步电机的研究

编辑:浙江威安电机有限公司   时间:2013/05/27   字号:
摘要:混合动力汽车驱动用永磁同步电机的研究
永磁同步电机以其高效率,高功率密度的特点,成为目前混合动力汽车驱动电机中最有优势的电机类型,具有广阔的应用前景。 与此同时,为了实现混合动力汽车动力性能和能源利用方面的要求,电机应具有良好的功率和效率特性,这使得混合动力汽车驱动用永磁同步电机在电机设计,参数计算以及相关关键技术的研究和应用方面还存在着许多需要改进的方面,如整个工作区域内多工作点的效率优化,提高弱磁扩速能力和峰值功率能力等,这些都与传统的电机设计和性能优化存在很大的不同。而现阶段,这些问题还没有得到合理而全面的解决,制约了混合动力汽车驱动用永磁同步电机的发展。 本论文主要就混合动力汽车驱动用永磁同步电机的参数计算以及提高性能的设计方法展开研究。 针对不同磁路结构的永磁同步电机模型,采用有限元仿真的方法,计算了矩角特性,在此基础上提出了磁阻转矩分析及电抗参数计算方法,并依此进行了磁路结构的选取。 推导了恒功率区功率特性的数学表达式,分析了定子齿槽比变化对交轴同步电抗的影响,从优化交轴磁路饱和程度的角度提出了提高弱磁扩速能力的具体措施。提出了一种解析和有限元仿真相结合的确定转子偏心结构的方法,分别分析了偏心距、偏心圆半径以及极弧系数的变化对气隙磁密正弦性的影响,将多变量解耦分析,得到了各次谐波含量的变化规律。 从电机本体的角度分析了绕组温升,永磁体稳定性等因素对电机峰值功率能力的制约,根据分析结果提出了改进永磁同步电机峰值功率能力的措施。 通过分析永磁同步电机的似V形曲线,从效率优化的角度提出了电机设计时空载反电势的选取方法。总结了适合不同工作点效率分析的损耗计算公式,提出了高效率区间位置和范围的评价指标,在此基础上分析了基速点移动对高效率区间的影响。采用上述的电机设计方法,结合相关关键技术的理论分析设计并制造了样机,搭建了试验台架,对电机的电抗参数,效率MAP图,温升,转矩波动等进行了测试,通过理论分析结果,仿真结果和测试结果的对比,验证了上述分析的正确性。
异步电动机即转子置于旋转磁场中,在旋转磁场的作用下,获得一个转动力矩,因而转子转动。转子是可转动的导体,通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分,主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现。而是以交流电通于数对电磁铁中,使其磁极性质循环改变,故相当于一个旋转的磁场。这种电动机并不像直流电动机有电刷或集电环,依据所用交流电的种类有单相电动机和三相电动机,单相电动机用在如洗衣机,电风扇等;三相电动机则作为工厂的动力设备。
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