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电动汽车用大功率无刷直流电机设计开题报告

时间：2022-07-02 00:14:57 辅助设计与工程计算我要投稿

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　　课题国内外研究现状

电动汽车用大功率无刷直流电机设计开题报告

　　无刷直流电机启动转矩大、调速性能好、效率高、能量密度大、过载能力强、性能稳定、安全可靠，是电动汽车的理想驱动电机。目前，许多国外汽车厂商生产的电动汽车已采用无刷直流电机作为驱动系统，如：日本丰田公司的CUV-4、EV-PIus电动轿车，日产公司的Prairie JOY厢式电动车，中部电力公司得Dream Mini电动轿车，东京电机大学的2座电动轿车等。国家“863”计划将永磁高速无刷直流电动机列为电动汽车驱动电机之一，已吸引了大批的科研院所及企业对其投入研究。但是，我国在大功率永磁无刷直流电动机的研究方面仍处于起步阶段。永磁无刷直流电动机在电动汽车领域的应用，还有待其在本体设计和控制策略方面技术的成熟。

　　国内外研究动态及存在问题

　　目前，无刷直流电机在电动汽车中的应用主要存在低速转矩脉动和退磁问题。严重影响整车性能。对于转矩脉动，当前主要从电机本体设计和控制策略两方面入手对其进行抑制；对于退磁问题，在电机设计方面要考虑工作温度点、铁磁材料结构和表面处理等问题，在控制方面要采取措施，避免疲劳退磁和突然失磁。

　　研究内容

　　本论文拟设计一台满足电动汽车性能要求的30kW无刷直流电机。主要研究内容如下：

　　（1）合理设计电机槽开口宽度、合理配置电机的极槽组合、合理调整磁路系统的尺寸，从而提高BLDC的功率密度，满足电动汽车对电机质量小、功率密度高的要求。

　　（2）通过合理的极槽组合，合理设计槽开口宽度抑制转矩脉动，从而改善电动汽车低速运行时的振动和噪声问题。

　　（3）对设计的样机进行实验仿真。

　　研究意义

　　无刷直流电机是应用于电动汽车驱动系统的最有前途的电机之一。本论文致力于对电动汽车用BLDC存在的低速转矩脉动进行研究，并通过合理设计进一步提高电机的功率密度。通过实验仿真验证所提出方法的有效性，从而促进BLDC在电动汽车驱动系统上的应用。

　　可行性分析

　　BLDC转矩脉动的抑制是当前研究的热点，通过阅读相关专业书籍和文献，结合电动汽车的性能要求，利用实验室良好的实验条件，完全可以设计出有效抑制低速转矩脉动的电动汽车用大功率BLDC.

　　研究方法与步骤

　　1. 阅读相关专业书籍和文献，全面掌握BLDC的原理和设计方法，深入了解课题当前的研究动态和方法。

　　2. 学习电机设计和仿真软件。

　　3. 结合电动汽车性能要求，以减小转矩脉动，提高功率密度为主要目标，设计电机。

　　4. 对设计的样机进行实验仿真，验证其性能。

　　拟采用的技术措施

　　1. 根据电动汽车的性能要求和电机的功率等级确定电机定转子的参数和主要尺寸。

　　2. 使用Ansoft软件为BLDC建模。

　　3. 利用有限元法验证所设计的磁路系统结构和尺寸，槽开口宽度等参数是否满足设计目标。

　　课题进展计划

　　20XX.X-20XX.X 阅读专业书籍和文献，掌握BLDC基础知识，了解课题当前研究动态；

　　20XX.X-20XX.X 学习Ansoft软件，对BLDC进行建模。

　　20XX.X-20XX.X 在已有理论基础上，对BLDC的磁路结构和尺寸、槽开口宽度和极槽组合进行合理设计，并进行有限元分析，验证其性能。

　　20XX.X-20XX.X 进一步优化设计的样机，以满足电动汽车的性能要求。

　　20XX.X-20XX.X 完成论文，毕业答辩。

　　主要参考文献

　　1.张存山，范瑜。永磁无刷电机的电磁设计参数研究。北京交通大学学报，2004,28（5）：99~102.

　　2. 张伟雄，郑婵君，张敬华。基于磁网络模型方波永磁电机气隙磁场的研究。微特电机，1999,（6）：2~7.

　　3. Xie W,Hao Y,Zhang X,Wei W.Performance Analysis of Brushless DC Motor Based on Equivalent Magnetic Network Model in Propulsion System.Proceeding of Eighth International Conference on Electrical Machines and Systems,2005,V01.1:397~400.

　　4. 叶金虎。现代无刷直流永磁电动机的原理和设计。北京：科学出版社，2007.

　　5. 谭建成。永磁无刷直流电机技术。北京：机械工业出版社，2011.

　　6. C.C. Chan, K.T. Chau, J.Z. Jiang, W. Xia, M.Zhu and R. Zhang, “Novel Permanent Magnet Motor Drives for Electric Vehicles”, International Transactions on Industrial Electronics, Vol. 43, No. 2, pp.331-338, 1996.

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