摘要
由于环境污染和能源危机，电动汽车的发展为大势所趋，而电动汽车中驱动电机的性能决定着电动汽车运行的可靠性。电动汽车驱动电机需要具备高功率密度、快速爬坡、高转速、高效率和宽调速范围等特点。由于电机在工作的过程中会产生齿槽转矩，进而产生振动和噪声，因此对电动车用电机的设计和齿槽转矩的优化都具有重要的意义。 首先，分析不同种类驱动电机的性能和特点，确定选择最合适的无刷直流电机(BLDC)作为本文所设计的驱动电机，并对其结构和原理进行深入的分析。根据无刷直流电机的性能指标和技术要求，确定其额定性能技术指标，包括额定功率、额定转速、额定电压等；总结电机的设计方法和流程步骤，利用经验和基本物理公式对主要尺寸、电磁和电路关系进行计算，主要对定转子结构、绕组、永磁体材料、气隙长度、电磁负荷、工作磁通和效率等关键参数进行确定，完成电机结构的优化设计。 其次，将所得到的参数通过Ansoft进行有限元分析。在电机的瞬态磁场中对其空载特性进行仿真，主要包括空载磁场、气隙磁密的曲线、谐波幅值柱状图、空载反电动势和齿槽转矩波形，分析波形验证所设计电机是否合理，并对其中齿槽转矩过大的问题，通过改变电机的本体结构对其进行优化。分析不等厚度的磁极凹陷深度，充磁方式和磁极组的偏移角度对齿槽转矩的影响。对改变单一参数后电机的其他性能包括反电动势、气隙磁密和磁力线进行分析。结果表明在削弱齿槽转矩的同时也会影响电机的其他性能。 最后，为更好地优化齿槽转矩，针对电机非线性强耦合的特点，提出并采用响应面法和粒子群算法对电机的参数进行多目标优化，并构建数学模型。对所得到的变量进行有限元分析，对比预测值与仿真值，分析反电动势波形。结果表明在不影响反电动势波形的基础上可以更好的削弱齿槽转矩的大小。
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