纯电动汽车轮边直驱永磁盘式电机研究

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1、摘要永磁轮边直驱动力总成结构无论是高传动效率还是有效减少车体空间占用等方面，都明显优于集中驱动结构。而相较于传统径向磁场永磁电机而言，轴向磁通永磁盘式电机拥有更高的功率密度和转矩密度，较好的散热能力。本文对轴向磁场轮边直驱永磁盘式电机进行研究。首先，本文对永磁盘式电机的拓扑结构特点进行研究，从电机功率与电磁负荷表达式出发，比较了径向磁场与轴向磁场两种形式的功率密度与转矩密度，采用多极数、大径长比的电机结构有利于显著提升永磁盘式电机转矩密度。通过对比永磁盘式电机不同拓扑结构的特点，选择双定子单转子作为轮边直驱电机的拓扑结构。其次，本文从汽车动力学特性角度出发，建立纯电

2、动汽车动力性能指标约束模型，根据轮边驱动纯电动汽车的动力特性指标要求，对电机性能参数进行校核，确定电机的恒功率以及恒转矩运行区间。建立多环等效磁路解析模型，对轴向磁通结构双定子的齿、轭部磁密进行数值计算。对双定子绕组串、并联下的电流密度、电机热负荷、电感参数进行了计算。分析空载反电动势对电机的影响，合理优化电机空载反电动势，提高电机在全速域区间运行效率。编制双定子单转子结构永磁盘式电机电磁程序，计算永磁盘式电机电磁方案。最后，本文通过三维有限元建模仿真对电机进行建模与分析。分析了轴向磁场永磁盘式电机三维稳态磁场，研究轴向磁场永磁电机的定子磁密与气隙磁密分布特点。分析

3、了轴向磁场永磁盘式电机的转矩，对影响电机转矩脉动的齿槽转矩和纹波转矩分别进行分析并通过斜极来减小转矩脉动，提高电机转矩输出的平稳性。对电机进行水冷结构温度场仿真，分析了绕组与永磁体温升，验证电机热负荷设计的合理性。关键词：轮边直驱，永磁盘式电机，汽车动力学，三维有限元，转矩脉动IAbstractThestructureofthepermanentmagnetwheel-edgedirectdriveautomotivepowertrainisobviouslysuperiortothecentralizeddrivestructureintermsofhightra

4、nsmissionefficiencyoreffectivereductionofthespaceoccupiedbythevehiclebody.Comparedwiththetraditionalradialmagneticpermanentmagnetmotor,theaxialfluxpermanentmagnetdiskmotorhashigherpowerdensityandtorquedensityandbetterheatdissipationcapability.Therefore,thispaperisstudiestheaxialmagneti

5、cfieldwheel-edgedirectdrivepermanentmagnetdiskmotor.Firstly,thispaperstudiesthetopologicalstructurecharacteristicsofthepermanentdiskmotor.Startingfromtheexpressionofmotorpowerandelectromagneticload,thepowerdensityandtorquedensityofradialmagneticfieldandaxialmagneticfieldarecompared,and

6、themultipolelogarithmisused.Theflatmotorstructurefacilitatesasignificantincreaseinthetorquedensityofpermanentdiskmotors.Bycomparingthecharacteristicsofdifferenttopologicalstructuresofthepermanentmagnetdiskmotor,thedualstatorsinglerotorisselectedasthetopologicalstructureofthewheel-edged

7、irectdrivemotor.Secondly,fromtheperspectiveofautomotivedynamics,thispaperestablishesthepowerperformanceindexmodelofpureelectricvehicles,andverifiesthemotorperformanceparametersaccordingtotherequirementsofthedynamiccharacteristicsofthewheel-edgedrivingpureelectricvehiclestodetermineth