文档介绍：新能源汽车永磁电机设计
上海大学黄苏融
******@shu., 56335204, **********
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2009年6月15日
现代新能源汽车永磁电机设计
提出基于多领域分析、多层面
交叉耦合仿真的现代车用电机
系统设计理念及其实现方法
电机结构、电磁学、力学、热学
电机单元、电力电子单元、数字控制
单元及其控制策略
解决了车用电机极限设计的多领域精
确分析以及结合应用控制策略的交叉
耦合仿真的深层处技术难题。
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。
概念设计是整个设计的核心与关键技术所在,结合结构仿真进行电机
的制造工艺等工程技术方案的论证工作。
2. 电机多物理场分析计算与设计方案认证。
工作着眼于电机内部的磁场,应力场,温度物的精确分析计算。
采用电机本体与驱动电路的耦合仿真精确分析计算电机系统的电磁性
能;综合永磁电机转子的电磁应力、离心应力、热应力的性能分析,找
出转子结构可靠性的薄弱环节,进行疲劳仿真与寿命估计。
基于热网络与温度场混合模型,分析电机导热与冷却结构的性能,
在此基础上进行电机系统运行的热能管理仿真。
3. 电机系统仿真与应用控制策略研究。
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各类新能源汽车永磁电机的设计实例
1. IPM永磁—磁阻同步电机
2. 盘式永磁同步电机-TORUS盘式永磁电机
3. 盘式永磁同步电机-KAMAN盘式永磁车轮电机、
4. 双馈电混合并联磁路无刷永磁电机、
5. 旁路式混合励磁无刷永磁电机
6. 独立磁路混合励磁电机
7. 双机械端口能量变换器
8. 新型双转轴能量变换器—磁性齿轮+永磁同步电机
9. 混合励磁爪极电机
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—磁阻同步电机
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= ψ−+ iiLLipT ])([
em 2 dqpm q qd
IPM 转子的凸极率比较研究
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典型的IPM永磁—磁阻同步电机转子结构
单层IPM永磁电机双层IPM永磁电机三层IPM永磁电机
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基于多领域的IPM永磁—磁阻同步电机设计实例
分析技术性能要求
方案论证比较、确定设计方案框架
给定设计变量初选值
概
念
主要尺寸以及各部位尺寸设计
设
计
nb与nmax两关键运行点性能粗略估算以及折衷平衡分析
发热与冷却结构性能校核
Y
设计变量调整?
N
设置电磁,机械,热有限元分析
计算的模型和相关参数
nb 点多物理域分析计算 nmax 点多物理域有限元分析计算
多
物
理
nb与nmax两关键运行点性能评估与折衷平衡分析
域
分
Y
结构尺寸优化与设计变量微调? 析
N
任意负载状态下d、q轴电枢反应电感Lad 和Laq 的计算
驱
动
设置IPM电机驱动系统的系统仿真模型和相关参数
系
统
系统潜能分析和动态仿真的
系
Y 统
符合设计要求? 仿
真
N
设计完成
概念设计与结构设计等效磁网络法分析
R1
EMF MOI_
R5 R3
EMSSL Torq J
IA RA
E1 A A
+ N_1 N_7 +
E5 E3 IB N_2
RB
A
+ + N_3 PHI
N_4
VBC V IC
RC
A
+ N_5 N_8
N_6
EMF
GAIN
VGE ICA: PP := GAIN
R2 R6 R4 + DEG
V ON :=
+ OFF := -
A AM_IG THRESH :
E2 E6 E4
HYST :=
电机本体与驱动电路耦合电磁仿
振动模态分析真
①
Ra1 R19
Rw1
Ta Tw C1
R12
R15
②
I2 C2
R23
R24 ③⑤⑨
R35 R59 R9a
I3 Ta
C3 I5 C5 C9
R34
④
I4 C4 R46
⑥
R47
R67 C6
⑦
C7
R78
⑧
C8 R89
转子结构应力分析与疲劳仿真系统热能管理与热性能仿真
车用电机设计与结构仿真
HEV HEV
ISG ISG 8
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车用电机设计与结构仿真
ISG电机-内燃机一体化结构仿真
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电机本体与驱动电路耦合电磁仿真
有限元分析模型网格剖分