电动汽车轴向轮毂电机的工作特性

本文针对轴向永磁轮毂电机变负载调速时的传动性能,分析了启动过程中的转矩和转速等启动性能以及启动完成后的磁密、涡流损耗、传动效率等工作性能。首先运用矢量磁位法建立了数学模型,得到气隙磁密、转矩、轴向力和传动效率等工作参数的数学表达式,并运用Matlab软件进行了系统气隙磁密的数值计算;然后利用Magnet软件模拟得到了不同输入转速和不同变负载系数下启动过程的转矩和转速的变化规律,接着分析启动完成后稳定运行时的磁密、涡流损耗和传动效率;最后搭建模拟的轴向磁通轮毂电机实验平台,测量得到了不同输入转速下的转速、转矩和传动效率,验证了理论分析和模拟的正确性。本文研究成果有利于轴向永磁磁通轮毂电机传动性能的研究,对提高轮毂电机工作效率的提高具有重要意义。     

微型电动车轮毂电机的磁热耦合分析

针对温度变化对微型电动车轮毂电机工作性能和使用寿命的影响,提出了一种磁热耦合分析方法,并对轮毂电机进行了磁场和热场分析.采用Ansoft Maxwell软件建立了轮毂电机的有限元仿真模型,并通过仿真获得了其内部复杂磁通密度云图和磁力线分布图.建立了湿度场的数学模型,计算了绕组损耗、定转子铁损和永磁体的涡流损耗,并以此耦合到温度场作为热源.采用Ansys Workbench软件,计算了轮毂电机稳态温度场和各部件的温度分布以及起动过程中定子铁芯与转子铁芯瞬态温度曲线.仿真结果与试验实测温度值基本一致,表明采用磁热耦合方法分析轮毂电机的热源分布与温度分布准确可行,可为今后的轮毂电机优化设计提供基础.     

特种车辆重载电动轮用轮毂电机热特性分析及冷却水道优化

为了准确分析轮毂电机温度场，基于电磁场有限元分析，采用考虑旋转磁化及谐波磁场的方法计算铁耗，并计算了轮毂电机各部件生热率。采用基于有限体积法的流固耦合分析和基于热网络法的磁热耦合分析，分别计算了额定工况下轮毂电机温度场，将轮毂电机温升试验和仿真结果进行了对比。结果表明，基于有限体积法的流固耦合分析得出的绕组稳态温度计算误差为1.8%，基于热网路法的磁热耦合分析计算误差为2.5%，验证了两种温度场分析方法的正确性。对不同结构冷却水道的热阻和压降进行了理论分析，基于Pareto遗传算法对螺旋型水道进行多目标优化，在保证额定工况电机稳态温升基本不变的情况下使水道压降降低了22.9%。     

电动汽车用双层永磁体IPMSM解析与优化设计

为准确快速地获取气隙磁密波形,采用等效磁路法对双层永磁体结构内置式永磁同步电机(IPMSM气隙磁场进行了解析计算。考虑到定子开槽效应的影响,利用改进的卡特系数修正气隙长度。为降低气隙磁通密度波形畸变率和转矩脉动,引入了一种Taguchi方法对电机铁心进行多目标快速优化设计分析。利用有限元仿真分析与数值计算,阐述了双层永磁体IPMSM多变量和多目标优化设计过程。分析表明,优化后的双层永磁体IPMSM输出转矩提升2%,转矩脉动减少2.77%,空载气隙磁密谐波畸变率降低4.28%。试制样机验证了有限元的可靠性和理论分析的有效性。     

轴向磁通轮毂电机新型冷却系统涡流损耗优化

针对定子无磁轭轴向磁通电机内部冷却系统存在涡流损耗,导致电机效率降低、温升高的问题。本文以车用轮毂电机为研究对象,对一种定子无磁轭轴向磁通电机冷却系统进行建模;通过对电机运行过程中冷却系统涡流损耗进行仿真分析,并对电机进行二维有限元等效,研究翅片涡流损耗产生机理。在此基础上,从3个不同角度对涡流损耗进行优化,通过优化定子齿形以降低翅片处磁场强度,通过磁热耦合分析优化翅片高度,通过对翅片开槽以增大电涡流路径电阻,最终将涡流损耗降至原来的32.7%。通过对试制样机进行实验测试,结果表明:有限元仿真和实验测试一致性较高,通过优化后的电机在不同转速下效率均有所提升,转速4 000 r/min下优化后的电机效率较未优化高出3.1%。     

表贴式永磁电机磁场的解析计算与分析

利用傅里叶级数法建立表贴式永磁电机电磁场全局解析模型,并分析其空载和负载电磁特性。在二维极坐标系下,将电机求解域划分为永磁体、气隙、定子槽、定子槽开口和辅助槽5类子域。采用分离变量法求解各子域的拉普拉斯方程或泊松方程,并利用边界条件得到通解中的谐波系数,进而得到各子域的解析表达式。计算了电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和电磁转矩等电磁参数,并通过有限元分析验证了解析法的准确性。在此基础上研究了极弧系数、辅助槽尺寸和槽开口宽度对电机齿槽转矩和电磁转矩的影响规律。另外,提出一种不等槽开口宽度配合的解析模型以图减小齿槽转矩峰值和电磁转矩脉动。该方法能反映电机设计性能与尺寸和参数的关系,可用于电机初始设计与优化。     

基于阶次提取的车用电机振动快速计算方法

车用永磁同步电机运转时的工作转速范围较宽,分析电机全转速段的电磁振动的情况较为耗时和占用大量计算资源。本文采用多物理场耦合仿真计算少量转速工况的气隙磁密,通过阶次提取技术,将时域的瞬态电磁激励转换为角度域及频域的电磁激励。将稳态电磁激励施加到电机有限元模型定子齿面上,进行电机壳体表面法向振动响应求解,实现车用驱动电机全转速段壳体振动响应特征的快速计算,缩减了仿真时间和计算资源,仿真效率大大提升。     

汽车电驱动新型轴向磁通电机技术综述

轴向磁通电机具有扁平化、结构紧凑、功率密度高等特点,在汽车电驱动方面有较大的发展空间。本文通过宏观视角阐述轴向磁通电机技术的发展现状,分析行业产业链专利布局,对比典型轴向磁通电机产品性能,从拓扑结构、弱磁控制及工艺方法等多个维度阐述汽车电驱动新型轴向磁通电机关键技术。经过分析可知,汽车用轴向磁通电机在加工、制造方面难度较大,电机热管理、热设计等方面也面临较大挑战,但由于轴向磁通电机性能优异,仍然具有较大前景。     

电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析建模与多目标优化

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率，利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型；然后利用同样方法建立转子磁桥虚拟磁场解析模型，从而得到考虑转子磁桥饱和效应的电枢反应磁场解析模型；最后通过叠加原理建立内置式永磁同步电机合成气隙磁场解析模型。通过有限元仿真和转矩测试验证内置式永磁同步电机气隙磁场解析模型的准确性。基于所建立的解析模型，以永磁体极弧宽度、定子槽口宽度和转子端部磁桥厚度为优化变量，以特定阶次频率的径向力波、转矩和效率为优化目标，利用带精英策略的非支配排序遗传算法，对一台电动汽车用内置式永磁同步电机样机进行多变量多目标优化。研究结果表明：与试验结果相比，解析计算误差小于5%,而计算时间较有限元仿真缩短90%以上；优化后，电机特定阶次频率的径向力波减小了9.2%,最大转矩提升了2.49%,最大效率提升了0.69%,高效区面积扩大了约54.46%;所提方法既解决了内置式永磁同步电机强非线性和高饱和的解析建模共性难点，又极大提高了电机多目标优化效率；研究可...     

电动车用永磁同步电机定子铁心固有频率研究

为了准确预测永磁同步电机定子的固有频率,对某8极36槽永磁同步电机定子铁心进行等效和假设处理,建立其模态分析有限元模型,将定子铁心、绕组按等质量法解析,计算定子铁心的固有频率,并分析了其谐响应,发现在568.84 Hz频率下定子振动位移最大,当电机激振力频率与其接近时,电机噪声显著增大,电机空载噪声频谱分析试验结果表明,该模型具有较高的准确性。基于该模型研究了定子轭不同材料属性、定子齿宽、轭厚和定子铁心轴向长度对固有频率变化的影响。     

考虑映射误差的电机电磁噪声数值仿真

由于定子等效和电磁力映射准确性对电机多物理场耦合结果影响较大,采用定子结构与电磁力网格节点分布一致的方法建立了定子等效模型,并计算电机电磁辐射噪声。通过麦克斯韦应力张量法计算定子表面电磁力的空间和频率特性,将电磁力与电机模态耦合得出电机表面振动响应,最后通过有限元法计算电机辐射噪声并与测试结果进行对比。对比结果表明,考虑电磁力映射误差的定子等效模型可以提高模型标定精度。     

电动汽车驱动控制策略研究综述

驱动系统是电动汽车研制的关键技术之一,它直接决定电动汽车的性能。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制,达到直流电动机的控制效果。直接转矩控制,并不需要观测转子磁链,它基于定子磁场控制磁场定向以转距作为被控量,思路清晰,手段直接。本文根据电动机矢量控制及直接转矩控制理论,结合电动汽车的实际要求,对其的现状及优缺点进行了分析及说明,介绍了改进的控制措施及发展趋势。     

基于漏磁检测的桥梁拉索钢丝损伤评估

为准确评估桥梁拉索中钢丝的损伤面积和断口宽度,提出基于漏磁检测进行损伤定量评估的方法。该方法通过对轴向漏磁信号沿周向积分进行非线性拟合,根据拟合得到的磁荷量、磁荷间距评估钢丝的损伤面积与断口宽度。以?7-61平行钢丝拉索为例,采用ANSYS软件建立三维电磁有限元模型,对钢丝断丝与坑蚀产生的漏磁场进行模拟,分别采用本文方法和传统方法识别损伤特征量,并识别含噪声的漏磁信号以检验该方法的稳定性。结果表明:根据提出的损伤评估方法得到的磁荷量与损伤面积成正比、磁荷间距随断口宽度等量变化,磁荷量和磁荷间距可用来定量识别钢丝的局部损伤;该方法在钢丝损伤定量评估中具有较高的精度和计算效率,且具有较强的抗噪声干扰能力。     

电动汽车用高速永磁同步电机的优化设计与铁损分析

为了提升电动汽车用高速永磁同步电机电磁性能及效率，应用田口法对某额定功率60 k W、额定转速5 000 r/min的电动汽车用高速永磁同步电机的结构进行了优化，通过分析各优化变量对电机铁损、平均电磁转矩和转矩脉动的影响程度，得到了最佳优化方案；建立电机的铁损模型，分别用正弦等效法、谐波分量法和有限元法计算了电机的定子铁损；最后，通过对比定子铁损和效率的测量结果与计算结果，验证了电机铁损分析方法的合理性。     

轴向永磁轮毂电机的工作性能分析

本文针对轴向永磁轮毂电机的工作性能,推导了不同盘间距下的转差率和盘间距关系的理论公式,以及传动效率的理论方程;利用Magnet软件模拟轴向永磁轮毂电机在不同盘间距时的磁密、转矩、转速等,研究涡流损耗和工作效率,分析节能性,模拟变负载系数与输入转速对系统转速变化、转矩调节范围以及传动效率的影响;搭建试验平台测量了盘间距不同时的工作转矩、转速和传动效率的变化情况以及输入转速对输出转速、转矩调节范围和传动效率的影响。结果表明:随着轴向永磁轮毂电机盘间距的增大,气隙磁密值、输出转速、转矩和传动效率降低;变负载系数K越大,转矩调节范围和传动范围越大,传动能力增强,但效率降低;输入转速增大,转矩调节范围和调速范围增大,传动能力增强,工作效率和节能性下降。     

离散化边界方程法在二维电磁散射问题中的应用

本文将基于电流为测度子的两个场分量表达的离散化边界方程法应用于散射体表面得到表面离散化边界方程,并将这种方法应用到二维理想导体横磁波散射问题的求解中,该方法可对散射体表面任意一点的电流进行直接的独立求解,求解的矩阵阶数远远小于矩量法矩阵的阶数,因此特别适合并行计算。数值计算表明：该方法所得的计算精度高于相同网格尺寸下电场积分方程和磁场积分方程的矩量法解,为电磁散射问题网格尺寸下电场积分方程和磁场积分方程的矩量法解,为电磁散射问题提供了一种精确高效的分析方法。     

基于Hypermesh的电机结构模态分析与优化

基于Hypermesh软件对某永磁同步电机进行模态分析。通过合理简化与假设,建立电机有限元仿真模型并计算出固有频率。为了验证仿真结果的准确性,通过锤击法模态试验进行验证,结果表明仿真结果与试验结果误差在5%以内。通过仿真结果优化定子结构,有效地提高了电机固有频率,减少发生电磁共振噪声的可能性。     

汽车爪极发电机定子模态分析和固有频率计算

建立爪极电机定子结构的三维有限元模型,利用ANSYS软件对其进行模态分析,计算爪极电机定子的固有频率.结果表明,定子6阶模态对爪极电机噪声和振动的贡献最大.     

基于绕组阻尼效应的永磁同步电机无源降噪技术研究

基于阻尼效应提出了一种无源永磁同步电机降噪方法。该方法的基本原理是在定子绕组相同的槽中嵌入辅助三相绕组，绕组中三个合适电容值的电容器进行短路产生阻尼效应，从而降低气隙中的磁通密度谐波分量，尤其能充分滤除PWM （脉宽调制）产生的高频谐波，以减少永磁同步电机的噪声和振动，同时阻尼效应还可以显著降低某些特定频率的噪声和振动。由于其具有无源特性，辅助绕组能明显地抑制谐波降低电磁噪声，却没有增大电机设计和制造的复杂性，因此在永磁电机中具有非常好的扩展性和推广性。     

轮毂电机角模块系统多物理场耦合作用下的温升及散热分析

为更好地探究轮毂电机角模块系统在运行过程中的多种物理场耦合特性,解决轮毂电机在有限空间中存在的散热难问题,文章基于键合图理论,建立了轮毂电机角模块系统的多物理场耦合模型,并导出数学模型,利用MATLAB/Simulink进行动态仿真,分析了轮毂电机在多物理场耦合作用下的输出转矩和温度特性。仿真结果表明,采用水冷模式对定子绕组的冷却效果明显;对于不同的水道截面尺寸和冷却液流速,轮毂电机呈现出不同的温升特性;相同的电机运行工况和冷却液流量下,增加水道内径可以达到更好的冷却效果。借助有限元分析软件Fluent进行流体仿真,得到的电机温度分布云图和温度变化曲线与上述结论基本一致,验证了耦合模型的实用性和可靠性,为轮毂电机角模块系统的设计和应用提供了理论参考。