用于混合動(dòng)力汽車ISAD系統(tǒng)的直流無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

【摘要】： 混合動(dòng)力汽車(HEV)是具有低污染、低油耗特點(diǎn)的新一代清潔能源汽車。電機(jī)作為混合動(dòng)力汽車的重要組成部分,成了近年來研究的熱點(diǎn)。而目前用在混合動(dòng)力汽車ISAD(Integrated Starter Alternator Damper)系統(tǒng)中的電機(jī)主要是交流電機(jī)、開關(guān)磁阻和永磁同步電機(jī),為推進(jìn)直流無刷電機(jī)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用,本文結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)了一臺(tái)采用42V電源,10kW混合動(dòng)力汽車起動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)用的外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)。 本文結(jié)合內(nèi)燃機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和總阻力矩等各項(xiàng)性能參數(shù),首先對(duì)某種混合動(dòng)力汽車用ISAD的匹配性能進(jìn)行了研究,提出了電機(jī)設(shè)計(jì)中起動(dòng)功率以及發(fā)電功率的確定,從而確定了設(shè)計(jì)目標(biāo),然后根據(jù)該目標(biāo)選擇并確立永磁直流無刷電機(jī)方案的電機(jī)電磁參數(shù),合理的繞組型式,最后采用場(chǎng)路結(jié)合的設(shè)計(jì)方法完成了電機(jī)的設(shè)計(jì)。 電機(jī)的運(yùn)行性能取決于電機(jī)的參數(shù)和損耗,因此對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化。為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的電機(jī)是否滿足混合動(dòng)力汽車ISAD系統(tǒng)的要求,利用Ansoft軟件對(duì)設(shè)計(jì)好的電機(jī)進(jìn)行了在不同工況的瞬態(tài)分析。最后對(duì)整個(gè)ISAD系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),給出了系統(tǒng)的控制策略,介紹了主要功率元件的選擇、位置傳感器的選擇,并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),記錄了實(shí)驗(yàn)波形和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的直流無刷電機(jī)用在混合動(dòng)力汽車ISAD系統(tǒng)中是可行的。 【關(guān)鍵詞】：ISAD 永磁無刷 有限元 場(chǎng)路結(jié)合 參數(shù)分析
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：U469.72;TM33
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 課題的背景及意義10-11
• 1.3 ISAD系統(tǒng)的組成與國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3.1 ISAD系統(tǒng)的組成11-12
• 1.3.2 ISAD系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外技術(shù)研究12-13
• 1.3.3 用于混合動(dòng)力汽車的ISG電機(jī)13-14
• 1.3.4 永磁直流無刷電機(jī)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第二章 永磁直流無刷電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其磁路原理18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 永磁無刷電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)18-19
• 2.3 直流無刷電機(jī)的運(yùn)行原理19-25
• 2.3.1 直流無刷電機(jī)的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)20-22
• 2.3.2 永磁直流無刷電機(jī)的發(fā)電機(jī)狀態(tài)22-25
• 2.4 直流無刷電機(jī)磁路計(jì)算基礎(chǔ)25-31
• 2.4.1 永磁電機(jī)的等效磁路25-28
• 2.4.2 電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的內(nèi)容28-29
• 2.4.3 電磁場(chǎng)有限元算法29-31
• 2.5 有限元軟件ANSOFT簡(jiǎn)介31-33
• 2.5.1 RMxprt旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介32
• 2.5.2 低頻二維電磁場(chǎng)仿真軟件Maxwell 2D Field Simulator簡(jiǎn)介32-33
• 2.6 小結(jié)33-34
• 第三章 混合動(dòng)力汽車ISAD系統(tǒng)用直流無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 直流無刷電機(jī)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)與技術(shù)要求34-35
• 3.3 混合動(dòng)力汽車用直流無刷起動(dòng)發(fā)電機(jī)性能參數(shù)指標(biāo)的確定35-38
• 3.4 電機(jī)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)目標(biāo)的確定38-40
• 3.5 電機(jī)的總體設(shè)計(jì)40-43
• 3.5.1 電機(jī)的大體尺寸40
• 3.5.2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)40
• 3.5.3 永磁材料的選擇40-41
• 3.5.4 定子的槽數(shù)和轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)的選取41
• 3.5.5 氣隙長(zhǎng)度41-42
• 3.5.6 電磁負(fù)荷的選取42
• 3.5.7 主要尺寸比的選取42-43
• 3.5.8 效率的選取43
• 3.6 場(chǎng)路結(jié)合的電磁計(jì)算43-44
• 3.7 電機(jī)設(shè)計(jì)的有限元分析44-48
• 3.7.1 直流無刷電機(jī)的有限元模型的建立44-47
• 3.7.2 有限元計(jì)算結(jié)果分析47-48
• 3.8 本章小結(jié)48-49
• 第四章 ISAD系統(tǒng)用直流無刷電機(jī)的優(yōu)化及瞬態(tài)仿真49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 永磁直流無刷起動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)性能分析及優(yōu)化49-52
• 4.2.1 參數(shù)分析49-51
• 4.2.2 優(yōu)化結(jié)果51-52
• 4.3 直流無刷電機(jī)瞬態(tài)特性分析52-58
• 4.3.1 起動(dòng)特性分析52-55
• 4.3.2 助力特性分析55-56
• 4.3.3 發(fā)電特性分析56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 直流無刷ISAD系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試59-67
• 5.1 引言59
• 5.2 混合動(dòng)力汽車電源系統(tǒng)介紹59-60
• 5.3 ISAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)60-63
• 5.3.1 位置傳感器的選擇61-62
• 5.3.2 功率主電路的設(shè)計(jì)62-63
• 5.4 控制策略63-64
• 5.5 調(diào)試過程64-65
• 5.6 試驗(yàn)情況65-66
• 5.7 本章小結(jié)66-67
• 第六章 全文的總結(jié)與展望67-69
• 6.1 全文工作的總結(jié)67
• 6.2 進(jìn)一步研究工作的展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 作者在讀期間發(fā)表的論文73

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