电动汽车用双三相永磁轮毂电机设计研究与容错性能分析

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1、学校代码：10259学号：156101109密级：上海应用技术大学硕士学位论文题目：电动汽车用双三相永磁轮毂电机设计研究与容错性能分析英文题目：ResearchonDual-threePhasePermanentMagnetIn-wheelMotorandAnalysisofFaultTolerantPerformance专业：仿生装备与控制工程学院：电气与电子工程学院研究方向：永磁同步电机本体设计姓名：吉修涛指导教师：王步来2018年5月24日电动汽车用双三相永磁轮毂电机设计研究与容错性能分析摘要轮毂电机直接驱动系统具备机械结构简单、传动效率高、控制灵活、便于一体化设计等

2、其它驱动方式无法比拟的性能优点，成为电动汽车驱动系统技术发展的必然趋势，是当前国内外电动汽车研究的重点、热点技术之一。轮毂电机驱动系统的可靠性与安全性是衡量电动汽车性能的重要指标。本文研究的双三相永磁轮毂电机，既具备永磁电机高效节能、高功率密度的显著优点，又拥有多相电机容错性能强的特点，非常适合于电动汽车驱动。文章首先研究设计了一款20极24槽普通三相永磁轮毂电机，电机采用分数槽绕组、表贴内插式外转子结构，使用DesignXplorer工具对电机初始方案进行了优化设计，最终确定了电机的电磁方案；利用Maxwell软件进行了有限元仿真分析，得到了电机在空载、满载工况下的基本性

3、能曲线及其效率Map图；针对永磁电机齿槽转矩大的问题，本文提出了采用余弦型非均匀气隙和磁极偏移两种方法，达到了削弱了齿槽转矩的目的，从而将满载工况下的转矩脉动控制在合理范围之内；其次文章推导了双三相电机在自然坐标系和双D-Q轴坐标系下的数学模型，并在普通三相绕组的基础上，重新排布定子绕组，得到了双Y相移30°和双Y相移180°两种双三相绕组方案，从槽动势星形图、绕组系数、绕组耦合性、空载反电势及输出转矩等方面重点分析了两种方案的异同；然后文章阐述了双三相电机的容错机理，仿真模拟了两种双三相绕组方案在单三相及故障工况下的电磁性能，着重从电机故障发生后的输出转矩性能上进行了对比

4、分析。最后对全文进行了总结，展望了双三相永磁轮毂电机在电动汽车驱动系统中的应用前景，指出了文章还需进一步研究的内容和方向。关键词：永磁轮毂电机；余弦型非均匀气隙；磁极偏移；双三相；容错性能ResearchonDual-threePhasePermanentMagnetIn-wheelMotorandAnalysisofFaultTolerantPerformanceAbstractIn-wheelmotordirectdrivesystemhastheperformanceadvantagesofsimplemechanicalstructure,hightransmiss

5、ionefficiency,flexiblecontrol,easyintegrationdesignandotherdrivemethods,becominganinevitabletrendofelectricvehicledrivesystemtechnologydevelopment,Itisoneofthekeyandhottechnologiesintheresearchofelectricvehiclesathomeandabroad.Thereliabilityandsafetyofwheelhubmotordrivesystemsareimportanti

6、ndicatorsoftheperformanceofelectricvehicles.Thedualthree-phasepermanentmagnetin-wheelmotorstudiedinthispapernotonlypossessestheremarkableadvantagesofhighefficiencyandenergysaving,highpowerdensityofthepermanentmagnetmotor,butalsohasthecharacteristicsofhighfaulttoleranceofthemulti-phasemotor

7、,andisverysuitablefortheelectricvehicledrive.Thearticlefirststudiedanddesigneda20-pole24-slotordinarythree-phasepermanent-magneticin-wheelmotorwithfractional-slotwindingandsurface-mountedexternalrotorstructure.TheDesignXplorertoolwasusedtooptimizetheinitialsch