摘要
随着世界能源危机的加重，传统汽车将受到沉重打击，促进新能源电动汽车的兴起，并逐渐主导未来汽车发展。相较于其他类型的电机，永磁同步电机以其高效率、过载能力强、功率密度高、调速范围宽以及振动噪声低等优点作为新能源汽车的动力源更加的合适，并且受到众多汽车企业的关注，因此有必要对永磁同步电机深入研究。本文主要通过电机结构设计、结构优化以及转矩特性分析三个方面对新能源驱动电机进行研究，开展的主要研究工作包括以下几个方面： （1）首先基于新能源汽车的行驶工况，对驱动电机提出各工况下的性能要求，参考某款新能源汽车的整车参数，计算得出额定功率、转矩及转速等电机关键性能参数；然后考虑新能源驱动电机的运行特性，选定合适的驱动电机种类，运用电磁负荷预取法，计算出电机主要尺寸；接着设计合适的定子槽型以降低转矩波动，提高电机稳定性，根据永磁同步电机工作原理，选取圆铜电磁线，双层分布式绕组，以削弱气隙谐波，提高反电势及磁密波形正弦度；最后为提高永磁体利用率、降低电机成本，分析计算永磁体结构尺寸范围，综合考虑电机输出性能及运行稳定性等因素，设定气隙初始值。最终得到电机的结构参数和电磁性能参数。 （2）基于ANSYS/Maxwell2D对所设计的驱动电机进行仿真分析计算，获得了永磁同步驱动电机在空载、额定负载和过载三种运行工况下的电机特性和齿槽转矩特性。针对电机反电势以及转矩波动等参数的不合理性，提出了基于田口算法的驱动电机永磁体多目标优化方法，选择永磁体四个结构参数作为优化变量，并以电机的转矩、反电动势以及损耗等参数作为优化目标，最终通过电机性能散点图确定了永磁体结构最优参数。基于优化之后的电机结构，分析了驱动电机在低速额定工况、低速峰值工况、高速额定工况以及高速峰值工况下的电机性能。 （3）为了探究齿谐波削弱效应，本文选取转子磁极分段斜极方法对齿谐波削弱效应进行研究，主要包括：转子磁极分段斜极方法对电机空载反电势、齿槽转矩、平均转矩以及转矩脉动的影响，转子磁极分段移位斜极的最佳移位角选取，归纳总结了转子磁极分段斜极削弱谐波的情况，当转子分n段削弱k阶齿槽转矩时，除n?k阶整数倍的齿槽转矩存在外，其余阶齿槽转矩都能够有效削弱。 （4）首先研究了电机定子矩形辅助槽，转子三角形辅助槽分别对电机转矩特性的影响；然后仿真分析了定子矩形辅助槽，转子三角形辅助槽单一参数变量情况下，对齿槽转矩的削弱效果并总结了削弱规律；接着分析定子矩形辅助槽和转子三角形辅助槽多变量情况下，对齿槽转矩、空载反电势畸变率以及负载转矩的影响；最后归纳总结了定转子辅助槽多变量情况下，对齿槽转矩削弱更加明显。
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