论文部分内容阅读
近年来,各国政府和汽车制造企业已逐渐认识到电动汽车可以最大程度地实现节能减排,并将成为未来汽车领域的主要技术方向。驱动电机作为电动汽车的核心部件,其性能的优劣对电动汽车的整体性能有着重大影响。电动汽车由于空间条件的限制,要求电机具有高功率密度、高转矩密度以及宽调速范围等特点,由此导致电机温升问题成为研究的一个热点。 本文对一台2kW电动汽车(低速电动汽车)用Ⅴ型内置式永磁同步电机进行了优化设计与磁热耦合分析: 首先,针对电动汽车用永磁同步电机的特点及设计要求,开展电机有限元仿真软件与多目标优化设计软件联合设计的方法。对电机转子结构的关键尺寸,采用遗传算法结合电机实际尺寸约束条件寻找最优解,在此基础上对电机的关键电磁性能参数特别是电机弱磁性能进行了分析。针对定子斜槽问题,提出采用二维有限元分段斜槽方法模拟电机实际斜槽,大大节约了仿真时间。 其次,对导致电机温度升高的各种损耗进行了研究。根据电机对称性,建立1/2电机三维温度场模型,并对定子槽以及永磁体与转子铁心绝缘层进行合理等效,求出各部件等效导热系数和各部件表面散热系数。针对电机气隙采用两种气隙处理方式:1.准静止处理求取气隙等效导热系数;2.求取转子旋转时转子外圆表面以及定子齿内圆表面散热系数。利用磁热耦合仿真的方法对电机温度场进行仿真分析。 最后,制作2kW样机一台并搭建实验平台,对样机进行空载和负载实验。将实验结果与仿真结果进行对比,验证两种软件联合进行电机设计的合理性以及利用有限元进行电机温度场仿真分析的准确性。