50kW电动汽车永磁同步电动机电磁设计.ppt

LOGO 指导教师：李新华 教授 论文题目 50kW电动汽车永磁同步电动机电磁设计 班级：08电气6班 学生：黄启振 学号：0810211620 论文的结构和主要内容 第一部分 绪论 第二部分 永磁同步电动机的电磁设计 第三部分 永磁同步电动机的仿真分析 稀土永磁同步电动机 第一部分 绪论 1.1 用于电动汽车的驱动电机 目前，电动汽车的驱动电机主要有直流电动机、开关磁阻电动机、异步电动机、无刷直流电动机和永磁同步电动机(PMSM)。 1.2 永磁同步电动机在电动汽车中的广泛应用 以两款典型的混合动力汽车丰田PRIUS和本田ACCORD的基本情况为例说明了永磁同步电动机在电动汽车中的广泛应用。 1.3 毕业设计的主要内容及要求 1. 学习永磁同步电动机结构、原理与特性以及ANSOFT等软件的使用； 2. 学习电动汽车新型永磁驱动电机的场路结合设计方法； 3. 进行50 kW永磁同步电动机电磁设计； 4. 进行50 kW永磁同步电动机参数计算； 5. 按学校规定完成毕业设计论文。 第二部分 永磁同步电动机的电磁设计 2.1 永磁同步电动机的结构、原理与特性 2.1.1 永磁同步电动机的结构 　 三相永磁同步电动机结构图 2.1.2 永磁同步电动机的工作特性 （1）转矩纹波小，转速平稳，动态响应快速准确，过载能力强。 （2）高功率因数、高效率。 （3）体积小、重量轻。 （4）结构多样化，应用范围广。 （5）可靠性高。 2.2 RMXPRT软件简介 RMXPRT是基于磁路法的旋转电机专业设计软件，能加快电机的设计和优化过程。通过RMXPRT，用户能快速地对成百上千种设计方案进行评估，并可对预选方案进行优化设计。 2.3 永磁同步电动机设计过程与结果 2.3.1 电机设计的任务和主要内容 电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（如功率、电压、转速等）、技术要求（如效率、参数、温升限度等），结合国家的相关标准和生产工艺情况，运用有关的理论和计算方法，设计出性能好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和维护方便的产品。 2.3.2 电机电磁设计注意事项 （1）电机铁心的磁通密度不宜过高或过低； （2）电机线圈的电流密度不宜过大或过小； （3）电机的槽满率不宜过高或过低； （4）槽形边缘不要有尖角； （5）电机槽形的设计尽可能选用平行齿梯形槽； （6）尽量用圆底槽代替平底槽； （7）电机铁心槽口宽度不宜过大； （8）定子槽数不要太多或太少； （9）避免选用过大或过小的气隙。 2.3.3 场路结合的电磁设计 初定电机尺寸，转速n，电压u等 磁路法计算（Rmxpt） 交直轴同步电感，电磁负荷等 性能满足要求吗？ 完成设计 重新选取电机尺寸 Y N 2.3.4 若干方案的提出及最佳方案的确定 电机大体结构尺寸: 功率50kW、频率50Hz、电压290V、定子槽数48、定子外径269mm、定子内径161.9mm、硅钢片材料为DW310_35、铁心长度84mm、转子外径160.5mm、转子内径111mm、永磁体材料NdeF31、永磁体厚度为8mm、每槽导体数为8。（参考丰田PRIUS2004） 在电机大体结构尺寸确定后，在这里我们以磁路的方法对三个极槽配合方案：8极36槽、8极48槽以及8极60槽进行优化。 效率 输出功率（kW） 额定转矩（Nm） 8极36槽 92.65% 50.352 198.94 8极48槽 95.19% 50.070 198.95 8极60槽 93.96% 50.512 199 在电机主要尺寸基本确定以后，我们以永磁同步电动机的极弧系数和永磁体厚度作为优化变量，以气隙磁密、齿槽转矩和永磁体面积作为优化目标，优化结果如下。 优化前 优化后 平均气隙磁密T 0.75 0.62 齿槽转矩Nm 2.855 0.95 永磁体面积 288 216 通过比较，可以明显的看到优化后的齿槽转矩有了明显的下降，气隙磁密比优化前也有了一定程度的降低。上表表明：永磁体面积也有了明显的下降，节省了材料，降低了成本，优化效果明显。 第三部分 永磁同步电动机的仿真分析 3.1永磁同步电动机空载磁场的有限元分析 电机空载磁场分布 电机空载气隙磁密