特种车辆永磁同步电动机的工程设计

论文摘要

随着国民经济持续快速的发展,各行各业对特种车辆的需求量在大幅度提高。永磁同步电动机具有体积小、重量轻、效率高、性能好、可靠性高等一系列优点,有利于提升特种车辆的作业能力和专业功能。特种车辆永磁同步电动机存在磁路结构设计,抗去磁能力设计,电机强度和刚度设计,绝缘等级设计等难点,研究特种车辆永磁同步电动机的工程设计方法十分必要。首先,本文分析了特种车辆的发展趋势和发展前景,强调了发展特种车辆的重要性,明确了永磁同步电动机的特点和优势。其次,本文介绍了特种车辆永磁同步电动机的基本设计要求,依照基本电磁设计流程对一台特种车辆永磁同步电动机进行了电磁设计,得出了相应电磁设计结果,形成了电机的初步设计方案。第三,本文介绍了有限元分析软件Maxwell 2D,明确电机有限元分析流程,利用Maxwell 2D软件定性分析所设计电机的各项性能指标,从空载反电动势,齿槽转矩,气隙磁密,齿部轭部磁密等方面优化设计电机。最后,本文以特种车辆永磁同步电动机的结构设计为例,介绍了电机总体结构,详细分析了电机各零部件材料的选择和结构设计要求,阐述了电机的强度、刚度设计方法,电机绕组的绝缘处理方法以及电机轴承的寿命计算方法,绘制了电机零部件的结构设计图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 永磁同步电动机的特点
• 1.3 课题的主要研究内容
• 1.4 课题的意义
• 第2章 特种车辆永磁同步电动机的电磁设计
• 2.1 特种车辆永磁同步电动机的基本设计要求
• 2.2 电机设计项目书
• 2.3 电机结构的选择
• 2.4 电磁材料的选择
• 2.4.1 永磁体的选择
• 2.4.2 定、转子冲片的选择
• 2.5 绕组、极数、槽数的设计
• 2.6 永磁体尺寸选择
• 2.7 气隙尺寸选择
• 2.8 扩大调速范围的设计措施
• 2.9 电磁设计流程
• 2.10 样机的主要参数
• 2.11 稳态性能计算
• 2.12 本章小结
• 第3章 特种车辆永磁同步电动机的有限元仿真
• 3.1 有限元分析法
• 3.2 有限元分析软件MAXWELL 2D
• 3.3 电机的有限元计算
• 3.3.1 建立电机模型
• 3.3.2 网格剖分
• 3.4 电机的有限元结果分析
• 3.4.1 空载仿真分析
• 3.4.2 额定负载仿真分析
• 3.5 MAXWELL 2D 有限元分析流程
• 3.6 本章小结
• 第4章 特种车辆永磁同步电动机的结构设计
• 4.1 电机总体结构
• 4.2 电机机座及冷却方式
• 4.3 电机端盖
• 4.4 电机转轴
• 4.4.1 转轴强度计算
• 4.4.2 转轴刚度计算
• 4.5 电机轴承
• 4.6 电机绕组
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B 电机的主要技术参数
• 附录 C 电机总装图
• 致谢