亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩研究

        2020-12-04 09:41:02姚學(xué)松陳士剛杭孟荀沙文瀚
        微電機(jī) 2020年9期
        關(guān)鍵詞:齒槽永磁體同步電機(jī)

        姚學(xué)松,王 瑛,陳士剛,杭孟荀,沙文瀚

        (奇瑞新能源汽車股份有限公司,安徽 蕪湖 241002)

        0 引 言

        伴隨著日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題及不可再生資源的枯竭,電動(dòng)汽車由于其所具有的零排放、低能耗、低噪音等特點(diǎn)成為最有潛力的新能源汽車。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵動(dòng)力總成,其性能直接影響著電動(dòng)汽車的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性[1]。電動(dòng)汽車目前普遍采用具有高效率、高功率密度、寬調(diào)速范圍的永磁同步電機(jī)作為其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)[2]。但因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)利用稀土永磁體產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng),在電機(jī)靜止時(shí),轉(zhuǎn)子上的永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)和定子的齒槽之間相互作用而產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩。齒槽轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致氣隙中的諧波含量增加,轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)增大,使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制精度降低,同時(shí)會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,影響了電動(dòng)汽車的舒適性。因此,在永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)中,優(yōu)化削弱齒槽轉(zhuǎn)矩,提高轉(zhuǎn)矩控制精度顯得尤為重要。

        目前,諸多專家學(xué)者對(duì)優(yōu)化削弱永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法進(jìn)行了大量的研究,主要集中在優(yōu)化極槽配合、優(yōu)化極弧系數(shù)、轉(zhuǎn)子開輔助槽、轉(zhuǎn)子分段式斜極等。文獻(xiàn)[3]通過對(duì)永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析,研究不同極槽配合對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響,結(jié)果表明在極槽配合確定后,通過轉(zhuǎn)子齒開輔助槽可以削弱齒槽轉(zhuǎn)矩。文獻(xiàn)[4]根據(jù)齒槽轉(zhuǎn)矩的解析表達(dá)式,研究了最優(yōu)極弧系數(shù)的確定方法并建立了仿真模型,結(jié)果表明通過修改轉(zhuǎn)子參數(shù),使電機(jī)極弧系數(shù)趨于最優(yōu)時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩能夠得到降低。文獻(xiàn)[5]提出了一種轉(zhuǎn)子開輔助槽降低齒槽轉(zhuǎn)矩的設(shè)計(jì)方法,結(jié)果表明合理的對(duì)轉(zhuǎn)子開輔助槽可以大幅降低齒槽轉(zhuǎn)矩,且不影響其它性能參數(shù)。文獻(xiàn)[6]基于內(nèi)置式永磁同步電機(jī),提出了通過轉(zhuǎn)子分段斜極來削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的方法,并給出了最優(yōu)的分段數(shù)、分段長(zhǎng)度及磁極分段的偏轉(zhuǎn)角度。

        本文以某款電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用48槽8極V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)為例,基于Maxwell軟件分別建立以V型永磁體夾角、永磁體長(zhǎng)寬比、氣隙長(zhǎng)度為變量的參數(shù)化掃描模型。根據(jù)掃描結(jié)果分析以上三個(gè)變量對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響,得出最優(yōu)方案。最后通過有限元仿真驗(yàn)證了其有效性,并進(jìn)一步對(duì)負(fù)載特性進(jìn)行了分析驗(yàn)證。

        1 齒槽轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型分析

        永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的定義為電樞繞組不通電時(shí)氣隙中的磁場(chǎng)能量對(duì)轉(zhuǎn)子位置角的導(dǎo)數(shù),其計(jì)算公式[7]為

        (1)

        式中,Tcog為齒槽轉(zhuǎn)矩;W為氣隙磁場(chǎng)總能量;α為定轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置角。

        因電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心的磁導(dǎo)率很大,電樞繞組不通電時(shí)其氣隙的磁場(chǎng)總能量W可近似表示為

        (2)

        式中,μ0為真空磁導(dǎo)率;B為氣隙磁密。

        不考慮漏磁、飽和等因素的影響,永磁同步電機(jī)的氣隙磁密可表示為

        (3)

        式中,θ為轉(zhuǎn)子的機(jī)械角度;Br為永磁體的剩磁磁密;b為永磁體的寬度;δ為電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度。

        將式(2)、式(3)代入式(1)可得

        (4)

        (5)

        (6)

        式中,z為電機(jī)的定子槽數(shù);p為永磁體的極對(duì)數(shù);n取使nz/2p為整數(shù)的整數(shù);G為氣隙磁導(dǎo)。

        由式(4)~式(6)可得永磁同步電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩解析式為

        (7)

        式中,L為電機(jī)的疊厚;Rs為定子內(nèi)徑;Rr為轉(zhuǎn)子外徑;Z為定子槽數(shù)z與極數(shù)2p的最小公倍數(shù)LCM(2p,z)。

        2 永磁同步電機(jī)參數(shù)化模型建立

        如圖1所示,為某款48槽8極V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的1/8模型,兩個(gè)永磁體采用平行充磁,構(gòu)成V型結(jié)構(gòu)。β為兩個(gè)永磁體的夾角,a為永磁體的寬度,b為永磁體的長(zhǎng)度,永磁體的長(zhǎng)寬比可表示為

        (8)

        式中,Rs為電機(jī)的定子內(nèi)徑,Rr為電機(jī)的轉(zhuǎn)子外徑,電機(jī)的氣隙可表示為

        δ=Rs-Rr

        (9)

        根據(jù)圖1的永磁同步電機(jī)的1/8模型,基于Maxwell軟件分別建立以永磁體夾角β、永磁體長(zhǎng)寬比、氣隙長(zhǎng)度δ為變量的參數(shù)化掃描仿真模型。如圖2(a)所示,為永磁體夾角β的參數(shù)化掃描模型,β從135°掃描到155°,步長(zhǎng)為5°,共掃描5個(gè)點(diǎn)。如圖2(b)所示,為永磁體長(zhǎng)寬比的參數(shù)化掃描模型,永磁體的體積保持不變,將永磁體長(zhǎng)度b作為變量,永磁體寬度a跟隨變化,從1.4掃描到2.2,步長(zhǎng)為0.2,即永磁體長(zhǎng)度b從13mm掃描到16.31mm,共掃描5個(gè)點(diǎn)。如圖2(c)所示,為氣隙長(zhǎng)度δ的參數(shù)化掃描模型,定子內(nèi)徑Rs保持不變,通過調(diào)整轉(zhuǎn)子外徑Rr,使δ從0.6mm掃描到1mm,步長(zhǎng)為0.1mm,共掃描5個(gè)點(diǎn)。

        圖1 永磁同步電機(jī)1/8模型

        圖2 電機(jī)參數(shù)化掃描分析模型

        3 基于Maxwell的有限元仿真分析

        本文基于某款電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用48槽8極V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)為例進(jìn)行分析,其主要參數(shù)如表1所示,有限元仿真模型如圖3所示。

        表1 永磁同步電機(jī)的主要參數(shù)

        圖3 永磁同步電機(jī)有限元仿真模型

        3.1 永磁體夾角β對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響分析

        根據(jù)有限元仿真分析的結(jié)果,不同永磁體夾角下,永磁同步電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩波形如圖4所示,隨著永磁體夾角從135°增加到155°,齒槽轉(zhuǎn)矩逐漸減小。當(dāng)永磁體夾角為135°時(shí),齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值為4.7N·m,當(dāng)永磁體夾角為155°時(shí),齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值為1.4N·m,降幅達(dá)到70%,不同永磁體夾角下的峰值齒槽轉(zhuǎn)矩如圖5所示。

        圖4 不同β下的齒槽轉(zhuǎn)矩波形

        圖5 不同β下的峰值齒槽轉(zhuǎn)矩

        永磁同步電機(jī)的額定負(fù)載下,不同永磁體夾角下的輸出轉(zhuǎn)矩波形如圖6所示。額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可表示為

        (10)

        式中,TN為額定轉(zhuǎn)矩。

        根據(jù)圖6及式(10)得出的額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)如表2所示。永磁體夾角從135°增加到155°,電機(jī)的平均輸出轉(zhuǎn)矩雖然降低了約2%,但其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大幅下降,降低了約25%。

        圖6 不同β下的額定輸出轉(zhuǎn)矩波形

        表2 不同β對(duì)應(yīng)的額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)

        以上分析結(jié)果表明,增加永磁體夾角能夠有效削弱永磁同步電機(jī)的空載齒槽轉(zhuǎn)矩,同時(shí)其額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也的得到了大幅的削弱。

        3.2 永磁體長(zhǎng)寬比對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響分析

        根據(jù)有限元仿真分析的結(jié)果,不同永磁體長(zhǎng)寬比下,永磁同步電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩波形如圖7所示,隨著永磁體長(zhǎng)寬比從1.4增加到2.2,齒槽轉(zhuǎn)矩逐漸增大。當(dāng)永磁體長(zhǎng)寬比為1.4時(shí),齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值為1.2Nm,當(dāng)永磁體長(zhǎng)寬比為2.2時(shí),齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值為4.1Nm,峰值齒槽轉(zhuǎn)矩增大了3.4倍,不同永磁體長(zhǎng)寬比下的峰值齒槽轉(zhuǎn)矩如圖8所示。

        圖7 不同下的齒槽轉(zhuǎn)矩波形

        圖8 不同下的峰值齒槽轉(zhuǎn)矩

        永磁同步電機(jī)的額定負(fù)載下,不同永磁體長(zhǎng)寬比下的輸出轉(zhuǎn)矩波形如圖9所示。根據(jù)圖9及式(10)得出的額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)如表3所示。永磁體長(zhǎng)寬比從1.4增加到2.0,電機(jī)的平均輸出轉(zhuǎn)矩增大了約8%,其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也降低了7.4%。隨著永磁體長(zhǎng)寬比繼續(xù)增加,電機(jī)的平均輸出轉(zhuǎn)矩維持在最大值,保持不變,但其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)出現(xiàn)較大的反彈。

        圖9 不同下的額定輸出轉(zhuǎn)矩波形

        表3 不同對(duì)應(yīng)的額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)

        表3 不同對(duì)應(yīng)的額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)

        TNmax/NmTNmin/NmTNavg/NmTN1.4121.299.7108.219.87%1.6122.8103.8111.717.01%1.8121.9106.6114.513.36%2.0122.4107.9116.612.44%2.2124.2104.7116.616.72%

        以上分析結(jié)果表明,較小的永磁體長(zhǎng)寬比有利于降低永磁同步電機(jī)的空載齒槽轉(zhuǎn)矩,但其額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)卻隨著永磁體長(zhǎng)寬比的增加而降低,直到達(dá)到最優(yōu)值。因此需要綜合考慮,選擇合適的永磁體長(zhǎng)寬比,使電機(jī)的空載齒槽轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)達(dá)到平衡。

        3.3 氣隙長(zhǎng)度δ對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響分析

        根據(jù)有限元仿真分析的結(jié)果,不同氣隙長(zhǎng)度下,永磁同步電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩波形如圖10所示,隨著氣隙長(zhǎng)度從0.6mm增加到1.0mm,齒槽轉(zhuǎn)矩先降低,后逐漸增大,在氣隙長(zhǎng)度為0.7mm時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩達(dá)到最低。當(dāng)氣隙長(zhǎng)度為1.0mm時(shí),齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值為2.4Nm,當(dāng)氣隙長(zhǎng)度為0.7mm時(shí),齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值為0.5Nm,降幅達(dá)到78%,不同氣隙長(zhǎng)度下的峰值齒槽轉(zhuǎn)矩如圖11所示。

        圖10 不同δ下的齒槽轉(zhuǎn)矩波形

        圖11 不同δ下的峰值齒槽轉(zhuǎn)矩

        永磁同步電機(jī)的額定負(fù)載下,不同氣隙長(zhǎng)度下的輸出轉(zhuǎn)矩波形如圖12所示。根據(jù)圖12及式(10)得出的額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)如表4所示。氣隙長(zhǎng)度從0.6mm增加到1.0mm,電機(jī)的平均輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)出現(xiàn)大幅的降低,降低了約16%,但其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影響較小,僅出現(xiàn)小幅降低。

        圖12 不同δ下的額定輸出轉(zhuǎn)矩波形

        表4 不同δ對(duì)應(yīng)的額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)

        以上分析結(jié)果表明,較小的氣隙長(zhǎng)度有利于提高永磁同步電機(jī)的負(fù)載輸出轉(zhuǎn)矩,改變氣隙長(zhǎng)度對(duì)其額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影響較小,但對(duì)空載齒槽轉(zhuǎn)矩影響較大。因此需要綜合考慮,盡量選擇較小的氣隙長(zhǎng)度,使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩更大,同時(shí)降低空載時(shí)的齒槽轉(zhuǎn)矩。

        4 結(jié) 論

        本文基于某款電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用48槽8極V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī),分別建立以永磁體夾角、永磁體長(zhǎng)寬比、氣隙長(zhǎng)度為變量的參數(shù)化掃描模型,通過Maxwell有限元仿真對(duì)空載齒槽轉(zhuǎn)矩、額定輸出轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析和驗(yàn)證,得出如下結(jié)論:

        (1)增加永磁體夾角能夠有效削弱永磁同步電機(jī)的空載齒槽轉(zhuǎn)矩,同時(shí)其額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也的得到了大幅的削弱。

        (2)較小的永磁體長(zhǎng)寬比有利于降低永磁同步電機(jī)的空載齒槽轉(zhuǎn)矩,但其額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)卻隨著永磁體長(zhǎng)寬比的增加而降低,直到達(dá)到最優(yōu)值。

        (3)較小的氣隙長(zhǎng)度有利于提高永磁同步電機(jī)的負(fù)載輸出轉(zhuǎn)矩,改變氣隙長(zhǎng)度對(duì)其額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影響較小,但對(duì)空載齒槽轉(zhuǎn)矩影響較大。

        猜你喜歡
        齒槽永磁體同步電機(jī)
        永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化分析
        電機(jī)槽極配合與電機(jī)運(yùn)行質(zhì)量特性研究(Ⅲ)
        考慮永磁體不可逆退磁的磁齒輪復(fù)合電機(jī)設(shè)計(jì)
        永磁同步電機(jī)兩種高頻信號(hào)注入法的比較
        霍爾式輪速傳感器永磁體磁場(chǎng)均勻性測(cè)量方法研究
        基于不等厚永磁體的非均勻Halbach型PMSM氣隙磁場(chǎng)解析及性能研究
        永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的自抗擾控制
        高功率密度永磁同步電機(jī)永磁體渦流損耗分布規(guī)律及其影響
        直驅(qū)采油用永磁同步電機(jī)削弱齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化
        一種同步電機(jī)參數(shù)識(shí)別的簡(jiǎn)便算法
        精品激情成人影院在线播放| 国精产品一区一区三区有限在线| 97青草超碰久久国内精品91| 99精品国产综合久久麻豆| 日韩乱码中文字幕在线| 亚洲精品无码精品mv在线观看| 亚洲色欲久久久综合网东京热| 精品国产人成亚洲区| 国产露脸精品产三级国产av | 日韩欧美一区二区三区免费观看| 久久亚洲私人国产精品va| 欧美整片第一页| 国产成人乱色伦区小说| 国产成人精品免费视频大全| 白白在线免费观看视频| 青青草小视频在线观看| 亚洲精品无码不卡| 亚洲av无码乱码国产精品| 久久久精品456亚洲影院| 国产97色在线 | 免| 日韩精品成人一区二区三区| 在线观看在线观看一区二区三区| 男女真人后进式猛烈视频网站| 性裸交a片一区二区三区| 无码任你躁久久久久久| 正在播放一区| 无码一区二区三区在线在看| 青青草针对华人超碰在线| 久久99国产综合精品女同| 激情伊人五月天久久综合| 久久精品国产一区二区电影| 久久精品国产亚洲av热九九热 | 国产91九色免费视频| 亚洲高清中文字幕视频| 国产裸体xxxx视频在线播放| 亚洲国产精品久久久久秋霞1| 亚洲欧洲无码精品ⅤA| 亚洲香蕉毛片久久网站老妇人| 国产精品污一区二区三区在线观看| 麻豆成人久久精品二区三区免费| 久久精品国产亚洲av网|