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当前,具有高功率体积比的永磁同步电机在电动汽车行业受到青睐,一些传统的电机制造企业将其视为企业产品多样化的研发重点,本课题来源于赛力盟电机与某客户单位合作开发的电动物流车用永磁电机技术协议,全文结合工程案例从有限元仿真、样机试制及全性能型式试验等方面展开研究。 本文以18kW电动物流车专用永磁同步电动机作为研究对象,首先从理论上详细分析了设计过程和关键考虑因素,通过分析内置式转子槽型的常用结构及其应用优劣对比,参考行业内成功案例的选取经验,完成了定转子磁路结构的设计。从电机的磁阻转矩利用、弱磁扩速、齿槽转矩的优化等方面研究了提高电机性能的措施,利用有限元磁路法计算工具完成了电机主要尺寸比、永磁体尺寸和绕组参数的设计,初步计算出电机所能满足的性能指标;其次,考虑到产品的工程实际应用,为分析转子结构强度的合理性,进行了转子应力的影响分析和转子形变分析,从隔磁桥厚度和槽型夹角变化对转子应力的影响总结出结构设计需重点考虑的因素,针对转子挠度和转子表面形变进行了理论分析和有限元仿真,验证其满足高速运行;最后根据车用特性工况,从齿槽转矩的优化、磁链优化和交直轴电感优化等方面提出了参数优化措施,利用电磁场分析软件对多种工况下的样机模型进行了求解,观察其磁场分布、电磁转矩、感应电动势及定子电流,并对分析模型中的永磁体施加最大去磁电流来进行退磁校核,总结了永磁体退磁趋势,完善了仿真分析过程。 基于以上分析和设计过程,进行了样机试制,通过解决样机试制过程中所出现的一些工程问题,提出了一些新型工艺方案并尝试推广应用,在磁钢装配、定转子总装和斜槽工艺等方面积累了一定的工程经验。工况条件的合理设定有利于真实反映了电机在运行点使用时的实际性能,本文通过在空载和不同负载点工况下的性能与温升实验,结合仿真数据进行对比,分析差异因素,研究了设计改进的着手点。 产品定型是一个需要反复修改和优化的过程,本文的研究工作为高效率车用永磁同步电机的优化计算提供了参考,并为类似产品的开发提供了试验数据和依据。