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電動汽車用永磁無刷直流電機的有限元分析

作者: 時間:2013-01-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引 言

公害少,節(jié)約石油消耗,結(jié)構(gòu)簡單,維修容易,使用壽命長,受到世界各國的青睞。永磁無刷直流電動機與相同功率的其他類型的電動機相比,體積小,質(zhì)量輕,在質(zhì)量、效率、價格等方面有相當明顯優(yōu)勢,永磁無刷電動機沒有電刷和滑環(huán)等零件,結(jié)構(gòu)更簡單,性能更可靠,環(huán)境適應(yīng)性好,更加適合作為的驅(qū)動電動機。由于一般采用方波供電,在相同的峰值電壓和峰值電流下,方波電流和方波磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要大,所以永磁無刷電動機可以輸出較大的電磁轉(zhuǎn)矩。

隨著電子技術(shù)與控制技術(shù)的迅速發(fā)展,如果將電動機直接安裝在汽車的輪轂內(nèi),通過電氣控制實現(xiàn)調(diào)速和直接驅(qū)動(2輪或4輪),則汽車內(nèi)可以省去復雜的齒輪變速使動機構(gòu),汽車結(jié)構(gòu)大為簡化,質(zhì)量大為減輕。世界先進國家已將其作為發(fā)展方向,開展研究,有的國家已研制成樣機。

但是,由于輪轂內(nèi)徑的限制,永磁電機的體積受到限制,而又要產(chǎn)生較高的轉(zhuǎn)矩,這就給電機的設(shè)計帶來一定的難度。而且,的設(shè)計,既不能簡單地套用永磁同步電動機的方法,也不能簡單地套用直流電動機的方法。要根據(jù)特點,尋找一種較為準確的設(shè)計方法[1]。在此,采用了磁路計算與磁場分析相結(jié)合的設(shè)計方法對三相永磁無刷直流電動機進行了研究。控制結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/238621.htm

2 電機電磁計算

根據(jù)我們所編制計算程序,對1臺8kW、12極外轉(zhuǎn)子無刷直流電機進行了設(shè)計計算。

2.1 基本輸入數(shù)據(jù)

額定輸出功率:PN=8 000W
額定轉(zhuǎn)速:nN=685r/min
電樞外徑:Da=0.31m
電樞內(nèi)徑:D0=0.08m
槽數(shù):Q=45
剩磁密度:Br=1.05T
矯頑力:Hc=800kA/m
相數(shù):m=3

2.2 計算結(jié)果

2.2.1 性能計算

定子電流I1=24.05A,電磁轉(zhuǎn)矩Tn=112.33N.m,輸入功率P1=8656.74W,反電勢E=349.70V,實際轉(zhuǎn)速n=677.20r/min,效率η=92.41%。

2.2.2 繞組數(shù)據(jù)

線負荷:A=311.11A/cm
電流密度:J=6.86A/mm2
熱負荷:AJ=2134.21A2/cm*mm2

2.2.3 磁路計算

空載點標么值:b00=0.925 36,h00=0.074 64
負載點標么值:bn=0.084 196,hn=0.158 04
每極磁通:Φ=0.004 390 5Wb
氣隙磁密:Bδ=0.767 6T
定子齒磁密:Bt2=1.763 5T
定子軛磁密:Bj2=0.257 1T
轉(zhuǎn)子軛磁密:Bj1=0.855 6T

2.2.4 空載特性曲線

空載特性曲線如圖2所示。

2.2.5 不同負載率的工作特性

工作特性如圖3所示。


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