车载空调压缩机用内置式永磁同步电机优化设计分析
随着环境污染和能源匮乏问题日益显著,国家能源结构的不断优化,使用清洁能源的电动汽车和天然气汽车以能耗低、环保和无污染等优势而倍受青睐,实现体积小,效率高的车载空调压缩机用电机将使车载小型空调进一步发展.内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Machine,IPMSM)是近年来兴起的用于驱动车载空调压缩机的新型电机.本文以提高车载空调压缩机用IPMSM的效率和稳定性为目标,结合其结构特性完成电磁设计,开展有限元建模分析,并对电机进行优化设计.为验证优化后的电机性能是否满足要求,通过多物理场耦合仿真,对电机的机械结构强度和工作运行过程中的温度变化进行校验,本文的研究工作探究了车载空调压缩机用电机设计优化的新思路.本文主要研究工作及成果如下:(1)研究现状分析.分析车载空调压缩机用电机的使用环境,结合电机发展史对现有车载空调压缩机用电机的结构特点进行阐述,并通过比较确定内置式永磁同步电机在车载压缩机驱动电机领域有着显著的优势.(2)电机工作原理及电磁设计.建立内置式永磁同步电机的三维模型,分析其工作原理,研究分数槽集中式绕组结构的优点,探究内置式永磁同步电机和集中式绕组相结合的电机结构,并通过电磁设计得到电机的初始基本参数.(3)电机电磁特性分析.结合内置式永磁同步电机结构特点,采用Ansys Maxwell对电机进行建模和求解,研究电机的静态电磁特性,并对铁耗、涡流损耗及效率进行数值分析计算,验证8极9槽内置式永磁同步电机设计的合理性.(4)优化设计.根据功率尺寸方程得到的尺寸参数,以优化感应电动势波形、减小转矩纹波为目标,研究一台三相8极9槽内置式永磁同步电机主要尺寸参数变化对电机总体性能的影响,获得最终主要结构参数.利用电机三维模型与Workbench耦合模拟仿真对电机转子应力校验和温度场数值计算初步研究,验证电机在不同工作环境下运行的稳定性.
- 作者：
- 罗振华
- 学位授予单位：
- 江西理工大学
- 专业名称：
- 控制工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 刘细平
- 中图分类号：
- TM341
- 关键词：
- 内置式永磁同步电机；车载空调；有限元分析；优化设计
- Interior Permanent Magnet Synchronous Machine； Vehicle air conditioning； Finite element analysis； Optimize design