轮毂电机电动车机电磁固耦合垂向振动特性研究

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1、硕士学位论文轮毂电机电动车机电磁固耦合垂向振动特性研究RESEARCHONMECHANISMOFMECHANICALELECTRICALMAGNETICALANDSOLIDCOUPLINGVIBRATIONINVERTICALDIRECTIONOFHUBMOTORELECTRICVEHICLE李庆哈尔滨工业大学2017年6月国内图书分类号：U461.4，U469.72学校代码：10213国际图书分类号：629.3密级：公开工程硕士学位论文轮毂电机电动车机电磁固耦合垂向振动特性研究硕士研究生：李庆导师：马琮淦副教

2、授申请学位：工程硕士学科：车辆工程所在单位：汽车工程学院答辩日期：2017年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U461.4，U469.72U.D.C:629.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONMECHANICALELECTRICALMAGNETICALANDSOLIDCOUPLINGVERTICALVIBRATIONCHARACTERISTICSOFHUBMOTORELECTRICVEHICLECandi

3、date：LiQingSupervisor：AssociateProf.MaCongganAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：VehicleEngineeringAffiliation：SchoolofAutomobileEngineeringDateofDefence：June,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要由于

4、结构高度集成、整车利于控制和节能环保的优势，轮毂电机电动车成为未来电动车重要发展方向。然而，轮毂电机的时间电流谐波丰富、路面激励环境恶劣、偏心故障问题突出，导致轮毂电机电动车存在机电磁固耦合垂向振动问题。因而研究轮毂电机电动车机电磁固耦合垂向振动具有重要的理论意义和工程价值。首先，本文根据外转子轮毂永磁无刷直流电机的工作原理建立了外转子永磁无刷直流电机的数学模型，应用转速和电流双闭环PI控制方法建立了外转子永磁无刷直流电机的仿真模型，分析了三相瞬态电流的频率特性。接着，本文利用磁势乘复数相对磁导法和麦克斯韦张量

5、法，分别在定子静止坐标系和转子运动坐标系下，建立了无偏心下外转子轮毂永磁无刷直流电机的气隙磁场和电磁力的解析模型，分析了无偏心下气隙磁场、电磁力波的空间阶次特征和频谱特征，进而通过数值积分获得了无偏心下电磁转矩和电磁集中力的解析解；基于无偏心下外转子轮毂永磁无刷直流电机的气隙磁场和电磁力的解析模型，应用磁导修正系数法，建立了静态偏心下外转子轮毂永磁无刷直流电机的气隙磁场和电磁力的解析模型，分析了静态偏心下气隙磁场、电磁力波的空间阶次特征和频谱特性，进而得到静态偏心下电磁转矩和电磁集中力的解析解；建立了无偏心和静

6、态偏心下的轮毂永磁无刷直流电机的电磁有限元模型，验证了解析模型。本文应用拉格朗日法分别建立了路面激励以及路面和电磁力耦合激励下的轮毂电机电动车的1/2车辆垂向振动模型；分析了两种激励下电动车垂向振动特性差异；分析了振动系统的固有特性以及路面、车速、载荷对电动车垂向振动特性的影响规律；分析了路面、车速、载荷、轮毂电机偏心距对电动车耦合垂向振动的影响规律。研究表明：在路面和电磁力耦合激励下，电磁力将加剧定转子偏心距形成；当不平衡磁拉力的激励频率穿越振动系统的模态频率时，电动轮发生垂向共振，进而引起车身垂向振动和前轮

7、垂向振动加剧。最后以一台外转子轮毂永磁无刷直流电机驱动电动自行车为研究对象，进行了轮毂电机电动车机电磁固耦合垂向振动试验研究，验证了本文所提的轮毂电机电动车机电磁固耦合垂向振动模型；分别分析了路面激励和耦合激励（路面和电磁力耦合激励）下路面、车速、载荷对车辆垂向振动的影响规律。关键词：轮毂电机；电动车；机电磁固耦合；振动；偏心-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractBecauseofthehighlyintegratedstructure,theadvantagesofthewholevehicle

8、forcontrolandenergysavingandenvironmentalprotection,thehubmotorvehiclebecomesanimportantdevelopmentdirectionofthefutureelectricvehicle.However,thetimeharmonicofthehubmotorisrich,theenvironmentof