关键词：电励磁双凸极电机;;电动汽车;;有限元分析;;静态特性;;稳态特性;;优化设计
摘 要：双凸极电机结构简单牢固、功率密度大、可靠性高、耐高温、四象限运行等特点,适用于调速场合。其结构为凸极齿槽,转矩脉动大,磁场分布非线性严重,分析复杂,使得双凸极电机设计与应用存在很多技术难题。本课题在现有双凸极电机研究成果的基础上,针对电动汽车驱动系统,设计研制一台12/8极外转子电励磁双凸极电机。首先介绍了电动汽车驱动系统中电机的应用情况以及国内外双凸极电机研究实践状况。从结构和原理阐述了双凸极电机的基本理论,建立了电励磁双凸极电机的数学模型,在励磁磁链线性化处理的基础上分析了控制策略对电机性能的影响,是进一步研究双凸极电机的基础。针对电动汽车驱动系统,从结构、尺寸、极弧系数等方面设计了12/8极的外转子电励磁双凸极电机。采用二维有限元法建立仿真模型,对空载、发电负载和电动运行等不同状态进行磁场分析。研究了电机磁场分布、气隙磁密、电感等静态特性,在此基础上对电机稳态运行时的电流、磁链、输出转矩等特性进行了初步了研究。并对各种控制方式进行了仿真分析和比较,为双凸极电机在工程实践中更好地应用提供一定的依据。以有限元法为工具,详细研究了转子极宽、气隙长度、定子轭厚、铁芯长度等结构变化对静态特性和稳态特性的影响,为合理设计电机提供有意义的参考。最后给出了优化得到的外转子电机结构。同时,设计了一台同样大小的内转子电机,就两者性能就行了对比与分析。
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