单边盘pmsm驱动的集成车轮设计及其驱动性能研究

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1、分类号学号M201370552学校代码10487密级硕士学位论文单边盘PMSM驱动的集成车轮设计及其驱动性能研究学位申请人：吴凌峰学科专业：机械工程指导教师：程远雄副教授答辩日期：2015.05.18AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreefortheMasterofEngineeringDesignofIntegratedWheelDrivenbySingleDiscPMSMandResearchofitsDrivingPerformanceCandid

2、ate:LingfengWuMajor:MechanicalEngineeringSupervisor:A/Prof.YuanxiongChengHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,Hubei,430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到

3、本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要目前电动轮普遍采用的径向磁场驱动电

4、机轴向尺寸大、低速时转矩小，而盘式电机具有轴向尺寸小、重量轻、低速大转矩的特点，为实现电动轮的集成化提供了有利条件。本文围绕单边盘PMSM驱动的集成车轮设计及盘式驱动电机的性能分析，开展了以下研究：提出了集成车轮的分段式轴截面布置方案，完成了盘式驱动电机的轻量化构型，基于钳盘式制动器的可维护性设计了盘式驱动电机与轮辐的一体化结构，完成了悬架系统在单轴截面上螺旋弹簧左右布置、减振器上下布置的集成化设计，进而实现了常用钳盘式制动器的空间布置，设计了一种方轴转向传动装置，完成了集成车轮的整体结构设计。基于ANSYS平台，开发了盘式PMSM三维电磁场分

5、析软件，实现了电机构型设计、空载磁场分析和负载磁场分析等功能。基于所开发的软件，对所设计的盘式驱动电机进行了电磁场有限元仿真分析，得到了磁阻力矩、输出转矩、电磁转矩和铁磁吸力等力学性能参数。计算结果与径向磁场电机对比，功率密度大，表明盘式电机在车轮轻量化应用上具有较大的优势。进而对盘式驱动电机性能进行了影响因素分析，确定了内外径比、定子槽宽和槽高对电机性能的具体影响。最后开展了电动车轮原型样机的设计与分析工作，为将来的原型样机性能试验验证奠定了基础。针对三维电磁场仿真分析运算量大、PC机运行困难的问题，提出了将盘式电机三维模型转化成二维平面模型

6、的计算方法。首先基于分环法将盘式电机沿径向分成多个圆环，取每个圆环的中心曲面并展开得到二维平面模型，通过仿真，得到了各个平面模型的性能参数；进而采用线性回归，得到了基于二维场的盘式电机输出转矩计算公式；计算结果与三维场相比，误差小，论证了基于二维场的集成车轮驱动性能分析方法的可行性，为后续的驱动性能优化奠定了基础。关键词：电动轮集成化盘式PMSM电磁场有限元仿真I华中科技大学硕士学位论文AbstractAtpresent,in-wheelmotorappliedtoelectricwheelistheradialmagneticfieldmot

7、orgenerally.Butthemotorhaslargeaxiallengthandlowtorqueatlowspeed.Discdrivingmotorhassmallaxiallength,lightweightandhightorqueatlowspeedandwhichlaysthefoundationforthedesignofthelightweightintegratedwheel.Thistopichascarriedoutthefollowingresearchforthedesignoftheintegratedwh

8、eeldrivenbysinglediscPMSMandtheperformanceanalysisofdiscdrivingmotor:Thesha