文档介绍：摘要摘要本文以国家电动汽车重大专项课题一“红旗牌混合动力轿车电机及其控制系统”为背景,对电动车驱动用永磁同步电机进行设计与研究。首先建立数学模型,对影响电机低速转矩特性的几个关键电磁参数进行分析,并分析了内置式永磁同步电机的极靴形状优化特点。以实际样机设计为例,具体说明了如何通过合理设计这几个电磁参数和优化极靴形状提高电机的低速转矩特性。分析了影响电机最高转速和恒功率范围的几个重要电磁参数,针对电动汽车驱动用永磁同步电机大的转矩和高的转速范围互相制约的问题,通过解析分析和实例设计,给出兼顾电机的低速转矩和最高转速的设计方法。提出了设计电动车驱动用永磁同步电机的场路结合的设计方法及主要步骤。以实际样机设计为例,给出了几个重要电磁参数的有限元计算方法。最后研制了实验样机,通过对实验数据和理论计算结果的对比,分析了实验和理论设计的误差来源,证明了本文对永磁同步电机低速转矩特性和高速性能分析的正确性。关键词永磁同步电机转矩特性场路结合设计弱磁哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨工业大学工学硕上学位论文第章绪论课题背景本课题来源于国家“十五”电动汽车重大专项“红旗牌混合动力轿车电机及其控制系统”。当今汽车工业的发展带来了环境污染愈烈和能源消耗过多两大问题。随着世界各国对环境和能源问题的逐渐重视,大规模生产、普及电动车辆必将成为汽车工业的发展趋势。日前国内外投入了大量的人力物力对电动车进行研究。研制开发电动车的关键主要有两个方面一是生产高能量密度的电池,二是开发性能优良的驱动系统。驱动系统中高密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统是电动汽车的心脏,是电动汽车研制的关键技术之一【在各种电动车驱动电机中,永磁同步电机是最有希望的高性能电机,是电动汽车电机的发展方向之一。国内外电动车用永磁同步电机研究概况目前,对电动车用永磁同步电机研究较多的国家主要有日本、美国和欧洲一些发达国家。下面对这几个国家的电动车用永磁同步电机的研究状况进行简一介绍日本电动车用永磁同步电机研究状况日本对电动车的研究起步较早,年就开始研制电动车,并于年成立了日本电动车协会。由于永磁同步电机的性能优良,所以一经问世就受到日本汽车公司的青睐。早在年,丰田汽车公司的电动车就采用了东京电机公司的插入式永磁同步电机作为驱动电机,其下属的日本富士电子研究所研制的永磁同步电机可以达到最大功率最高转速。图为该公司研发的电机样机,表为电机的部分参数和指标哈尔滨工业大学工学硕士学位论文美国电动车用永磁同步电机研究状况美国的电动车开发比日本晚,在美国,感应电机的设计及其控制策略的发展较为成熟,所以电动车驱动电机还主要以感应电机为主。但同时美国也进行了永磁同步电机的研究,而且成果卓著。技术公司和等人研制的驱动用永磁同步电机采用定子双套绕组技术,既扩大了永磁同步电机的转速范围,又有效利用了逆变器的电压,绕组电流低,电机效率高。表是美国技术公司研制的电机在不同转速和功率卜的效率特性表技术公司研制的电机效率特性电机速度输出功率电机效率国内电动车用永磁同步电机研究状况早在年代我国有关方面就己提出并着手发展电动车。目前,中科院电工研究所、哈尔滨工业大学、清华大学、华中理工大学、沈阳工业大学、香港大学等研究部门、大专院校与一汽、二汽以及上海、北京等地的一些其他生产厂家合作开发电动车辆,其中很多电动车采用了永磁同步电机作为驱动电机二汽与中科院合作研究混合动力轿车采用了永磁同步电机一汽的红旗牌混合动力轿车采用了哈工大研制的永磁同步电机作为驱动电机郑州华联电动车辆研究所己研制成功的四人座电动轿车采用了额定功率为的永磁同步电机,电机过载能力为倍年,清华大学研制的串联式混合电动公交车,其辅助驱动的发电机为额定功率永磁同步电机日前,我国电动车发展迅速,但与国外发达国家相比还有很大差距,驱动电机的性能还需进一步改善,还有许多问题需要解决。永磁同步电机的分类及在电动汽车上的应用情况永磁同步电动机与其他电机的最主要的区别是转子磁路结构。按照永磁哈尔滨业大学工学硕士学位论文休在转子上位置的不同可分为三种表面突出式、插入式和内置式。表面突出式结构特点表面凸出式转子结构中的永磁磁极易于实现最优设计,使之成为能使电动机气隙磁密波形趋近于正弦波的磁极形状,可显著提高电动机乃至整个传动系统的性能。具有结构简单、制造成本较低、转动惯量小,动态响应快,转矩脉动低等优点。但由于表面凸出式永磁同步电机弱磁调速范围小,功率密度低「所以与其他转子结构相比,在电动车驱动方面没有优势。应用用于早期电动车驱动。年本田汽车公司电动车的驱动电机采用了这种结构的永磁同步电机。目前可在矩形波永磁同步电动机和恒功率运行范围不宽的正弦波永磁同步电动机中应用,比较适合用作汽车的电子伺服驱动,如汽车电子动力方向盘的伺服电机表面插入式结构特点可充分利用转子磁路的不