混合動力汽車用永磁同步電機研究

1.67萬字
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摘要：混合動力汽車(HEV)是傳統(tǒng)燃油汽車和純電動汽車相結合的新車型，它采用內(nèi)燃機和電機作為動力源，具有低污染低油耗的特點，是當前解決節(jié)能環(huán)保問題切實可行的過渡方案。而電機驅動系統(tǒng)作為混合動力汽車中的主要部分，在混合動力汽車中起著至關重要的作用。論文以混合動力汽車為研究對象，對混合動力汽車的電機驅動系統(tǒng)進行了研究。
本文介紹了混合動力汽車的背景和分類，以及對永磁同步發(fā)電機和串聯(lián)式混合動力汽車(SHEV)中輔助功率單元進行研究的意義及現(xiàn)狀。分析了永磁同步發(fā)電機的結構、工作原理,建立數(shù)學模型。
目前新能源汽車驅動用永磁同步電機的設計方法還不夠成熟，設計過程中還存在著許多瓶頸問題。本文運用Maxwell 2D以2004款普銳斯IPM電機為例子研究永磁電機。本文對豐田prius電機的設計分析方法和主要尺寸公式進行詳細的研究分析，借助RMxprt計算軟件及Maxwell電磁有限元分析軟件，建立本課題電機的初始仿真分析模型并對其進行相關電磁參數(shù)優(yōu)化微調(diào)，利用電磁有限元分析軟件對本課題永磁同步電機的性能進行較為全面的仿真分析，結果表明此兩款電機具有轉矩輸出能力高、轉矩波動小等一系列優(yōu)點。

關鍵詞：混合動力汽車，永磁同步電機，本體設計，有限元分析

The Study of Permanent Magnet Synchronous
Motor Used in Hybrid Electric Vehicle
Abstract：Hybrid Electric Vehicle(HEV) combines the advantages of the traditional fuel vehicle and Pure Electric Vehicle(EV). It uses internal combustion engines and motor as power source. At the same time, the characterics of low pollution and low fuel consumption makes it to be a feasible solution of solving the energy crisis and environmental protection problem. Being a main department of HEV, Motor driving system plays an important part in HEV development. In this paper, HEV motor drive system has been studied.
This paper introduces the background and the classification of HEV. Research Status and Research Significance of PMSG and Auxiliary Power Unit of Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV). Structure, Working principle and the establishment of Mathematical Model of PMSG are studied.
Currently, the design methods of permanent magnet synchronous motor for new energy vehicle drive system are not mature enough and there are still many bottlenecks in the design process. in this paper, Study of a Permanent Magnet Motor with MAXWELL 2D:Example of the 2004 Prius IPM Motor. In this paper, the design of the Toyota Prius motor main size formula analysis method and detailed research and analysis, In this paper, the design of the Toyota Prius motor main size formula analysis method and detailed research and analysis, The performance of the permanent magnet synchronous motors with two new non-uniform air gap structure rotors are comprehensively simulated with the help of electromagnetic finite element analysis software. The results show that these two motors have high torque output, small torque ripple, small iron loss，a series of advantages.
Keywords: Hybrid Electric Vehicle，Permanent Magnet Synchronous Motor，Body Design，F(xiàn)inite Element Analysis


目錄
第一章 緒論 1
1.1課題的研究背景及意義 1
1.2國內(nèi)外混合動力汽車 2
1.2.1國外混合動力汽車的技術發(fā)展狀況 2
1.2.2中國在混合動力汽車領域的開發(fā)動態(tài) 3
1.3混合動力汽車的主要組成 4
1.4本文的主要研究內(nèi)容和安排 4
第二章 混合動力汽車的結構與工作原理 5
2.1典型混合動力汽車的結構 5
2.1.1串聯(lián)式動力驅動系統(tǒng)(SHEV) 5
2.1.2并聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)(PHEV) 6
2.1.3混聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)(PSHEV) 6
2.2混合動力汽車按驅動電機分類 7
2.2.1直流電動機 7
2.2.2交流電動機 7
2.2.3永磁電動機 8
2.2.4開關磁阻電動機 8
2.3本章小結 8
第三章 永磁同步電機 10
3.1永磁同步電機的特點 10
3.2永磁同步電機的數(shù)學模型 10
3.3永磁同步電動機的結構 13
3.3.1表面式轉子磁路結構 13
3.3.2內(nèi)置式轉子磁路結構 14
3.4運行原理 16
3.5永磁同步電動機的起動 17
3.6本章小結 20
第四章 基于ANSOFT的Prius驅動電機的分析與研究 21
4.1引言 21
4.2 電機模型建立的一般步驟 21
4.2.1創(chuàng)建2D模型 21
4.2.2減小模型的尺寸 22
4.2.3后續(xù)設置 22
4.3電動機穩(wěn)態(tài)分析 23
4.3.1空載情況下的研究 23
4.3.2負載情況下的研究 25
4.4電動機動態(tài)分析 27
4.4.1前期設置 27
4.4.2動態(tài)研究 28
4.5本章小結 31
結論與展望 32
致謝 33
參考文獻 34