電動(dòng)汽車用永磁輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)研究

《電動(dòng)汽車用永磁輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、感矣?xùn)|夫?qū)彛崳姡裕桑粒危剩桑危牐眨危桑郑牛遥樱桑裕伲崳娭袊?guó)第－所現(xiàn)代大學(xué)ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５Ｉ博±學(xué)位論文＿級(jí)學(xué)科Ｘ：—－；學(xué)科專業(yè)＾Ｋｍｍ：：ｆｐｔ■作者齡：Ｉ王曉遠(yuǎn)授：指導(dǎo)教師．或天津＊學(xué)研究生：１＾ｉ：；；ｌｉｆｒ．－．－圓ｉ，１２０１５年５月ｍ＾ｓＪｍｍ＾－Ｓｉ獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中恃別加標(biāo)注和致謝么處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材

2、料一。與我同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。＾＾學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年＾月２日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可Ｗ將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編Ｗ供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適巧本授權(quán)說(shuō)明）＾學(xué)位論文作者簽名：１＾＾導(dǎo)師簽名：從年如簽字日期：月日簽字日期：Ｗ丈年Ｃ月２？日電動(dòng)汽車用永磁輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)研究D

3、esignandResearchofPermanentMagnetin-wheelMotorforElectricVehicle國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）2011AA11A259資助一級(jí)學(xué)科：電氣工程學(xué)科專業(yè)：電機(jī)與電器研究生：高鵬指導(dǎo)教師：王曉遠(yuǎn)教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一五年五月摘要電動(dòng)汽車是人類社會(huì)新時(shí)代中具備清潔環(huán)保、能量可高效利用、能源可再生和可持續(xù)的交通工具。電動(dòng)汽車作為一種道路交通工具，主要依靠電力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，涉及多學(xué)科多方面的技術(shù)知識(shí)，內(nèi)容廣泛且復(fù)雜?，F(xiàn)階段電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)主要為能源技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在電動(dòng)汽車能源技術(shù)發(fā)展遇到瓶頸的時(shí)期，

4、開(kāi)發(fā)高性能的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)尤其重要。隨著國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，采用輪轂式電動(dòng)機(jī)直驅(qū)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)受到了廣泛關(guān)注。輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、控制靈活、便于一體化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，成為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文著重對(duì)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的輪轂式電動(dòng)機(jī)進(jìn)行研究和分析。在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)中，輪轂電機(jī)直接安裝于車輪內(nèi)部，勢(shì)必會(huì)增大汽車的簧下質(zhì)量，影響汽車的運(yùn)行平順性。所以，在輪轂電機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要考慮電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)的一般需求，輪轂電機(jī)還應(yīng)具有高功率密度和高轉(zhuǎn)矩密度等特點(diǎn)。本文根據(jù)一般家用轎車乘用車的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行性能需求，設(shè)計(jì)出了額定功率8.

5、5kW，峰值功率20kW的輪轂電機(jī)樣機(jī)。為了提高電機(jī)的力能指標(biāo)和材料利用率，同時(shí)也為了提高電機(jī)的功率密度，樣機(jī)設(shè)計(jì)為外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)。由于汽車車輪內(nèi)部空間有限，樣機(jī)采用分?jǐn)?shù)槽繞組結(jié)構(gòu)?；诖怕贩▽?duì)電機(jī)的性能參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。提出了將進(jìn)化策略應(yīng)用于輪轂電機(jī)永磁體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以電機(jī)永磁體的尺寸參數(shù)為優(yōu)化變量，電機(jī)的性能參數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)。基于建立的輪轂電機(jī)有限元分析模型，將電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化算法與有限元分析相結(jié)合，對(duì)永磁電機(jī)永磁體尺寸參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)多變量多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。引進(jìn)了Halbach永磁體陣列結(jié)構(gòu)。通過(guò)進(jìn)化策略和有限元分析相結(jié)合的方式，

6、實(shí)現(xiàn)了對(duì)Halbach永磁體陣列結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有限元模型的正確性、進(jìn)化策略的有效性和實(shí)用性。分別采用熱網(wǎng)絡(luò)法和有限元法對(duì)輪轂電機(jī)穩(wěn)態(tài)溫升進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證了外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結(jié)構(gòu)輪轂電機(jī)存在的內(nèi)部熱量散熱困難的問(wèn)題。對(duì)輪轂電機(jī)溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析，提出了油內(nèi)冷輪轂電機(jī)冷卻方案。基于傳熱學(xué)理論和有限元理論，分別建立了輪轂電機(jī)電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)有限元分析模型，對(duì)采用自然冷卻和油內(nèi)冷冷卻方式的輪轂電機(jī)進(jìn)行三維磁熱耦合仿真分析。磁熱耦合分析結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)表明，油內(nèi)冷冷卻方式有利于降低輪轂電機(jī)的溫升、減小輪轂電機(jī)內(nèi)部各部件的溫差；擴(kuò)大輪轂電機(jī)的高效運(yùn)行區(qū)域、提高最大運(yùn)行效率；提高輪轂電機(jī)的轉(zhuǎn)

7、矩密度，同時(shí)功率密度也相應(yīng)提高。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車，輪轂電機(jī)，Halbach永磁體陣列，進(jìn)化策略，油內(nèi)冷ABSTRACTElectricvehicle(EV)istheroadvehicleinthenewcentury.Comparedtothetraditionalvehicle,electricvehiclehasmanyadvantages,includingcleanandgreen,energy-efficient,renewableandsus