电动汽车用感应电机关键技术的研究

论文摘要

电动汽车用电机不同于只在额定点运行的传统电机,电机工作在整个转速,不同转矩上,电机中的振动和噪声、效率这两个关键问题的研究就要扩展到电机的整个工作范围内。对于电动汽车用感应电机来说,电机由变频器供电,受到变频器输出含有大量谐波的影响,电机内电磁力波丰富,引起电机的振动和噪声加大;同时要求电机在宽广的调速范围时有好的效率图,即在较宽的转速和转矩范围内保持高效率,因此对这两个方面进行研究具有重要的理论意义和实用价值。本文研究了变频供电下电机产生的电磁力波和电机的固有模态,同时研究了不同转速和转矩下的效率的计算模型,通过研究这两个关键问题可以更好的优化设计电机。首先,研究电动汽车用变频感应电机电磁力波的特点。用解析法研究了电机内谐波产生的电磁力波,分析对电机振动和噪声的影响。其次,用数值解析法和有限元法研究电机的固有模态。用双环机电类比法计算样机定子结构的固有模态,结合电机内电磁力波的特点,分析电机有无可能共振,并提出优化设计的方法;用有限元法研究电动车用水冷感应电机采用周向水道的硬铝合金机壳、周向水道的铸铝机壳、轴向水道的硬铝合金机壳这三种机壳的定子结构的固有模态,分析机壳的材料以及机壳中的水道形式对电机振动和噪声的影响。再次,研究变频感应电机效率的计算模型。本文提出了变频调速下感应电机效率的计算模型,并提出了整个调速范围内适用的铁耗和杂散损耗的计算方法,并通过实验验证其准确性。最后,进行了电机效率的实验研究。采用对拖法测定电机的效率Map图,对提出的效率计算模型进行了实验验证,结果表明效率计算模型是可靠的;进一步研究变频电机铁耗的测定,通过工频电源供电和变频器供电下的空载特性实验进行对比分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 变频驱动电机的振动和噪声的研究现状
• 1.2.1 变频电机电磁噪声研究
• 1.2.2 电机固有模态研究
• 1.3 电动汽车用感应电机效率的研究现状
• 1.4 本课题主要研究的内容
• 第2章 电动汽车用感应电机电磁力波的研究
• 2.1 引言
• 2.2 变频电机电磁力波的研究
• 2.2.1 时间基波磁场产生的电磁力波的解析计算
• 2.2.2 时间谐波磁场产生的电磁力波的解析计算
• 2.3 本章小结
• 第3章 电动汽车用感应电机模态的研究
• 3.1 引言
• 3.2 采用解析法计算电机模态的初步研究
• 3.3 用有限元法对电机模态的深入研究
• 3.3.1 采用周向水道的硬铝合金机壳的电机模态
• 3.3.2 采用周向水道铸铝机壳的电机模态
• 3.3.3 采用轴向水道硬铝合金机壳的电机模态
• 3.4 本章小结
• 第4章 电动汽车用感应电机效率计算模型的研究
• 4.1 引言
• 4.2 感应电机中各种损耗及其计算
• 4.2.1 变频电机铁耗的计算方法
• 4.2.2 工作平面内杂散损耗的计算方法
• 4.3 变频调速下电机效率表达式
• 4.4 本章小结
• 第5章 电动汽车用感应电机效率的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验平台
• 5.3 效率计算模型的实验验证
• 5.4 变频电机铁耗的测定
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢