电动汽车用永磁无刷直流电机的有限元分析

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电动汽车牵引永磁电机关键性能的有限元仿真分析

（．№ ｎｏｅｅｏｎｏｍｔｎＴｃｎｌｙ１ｇＣｌｇｆｒａｉｅｈｏｏ，№ ｎ１０６ｈｎ；ｌｆＩｏｇｇ２０４，Ｃｉａ２ｈｎｈｉｎｖｒｔ，Ｓａｇａ２０７，Ｃｉ）．Ｓａｇａｉｓｙｈｎｈｉ００２ｈｎＵｅｉａ
图１所示。
表ｌ永磁牵引电机技术指标要求
ｏｔｕｏｑｅａｄｆｕａｅｉｇｐｅｏｍａｅｓｖｒｆｅｕｐｔｔｒｕｎｌｘｗｅｋｎｎｒｒｎｃｓｗａｅｉｄ．Ａｃｏｄｎｏｔｅｅｅｔｏｇｅｉｎｌｓｓ，ｔｅｆｉｃｒｉｇｔｈｌｃｒｍａｎｔｃａａｙｉｈ
０引言
在能源问题以及污染问题日趋严峻的形势下，电动汽车的研发引起了世界各国的高度关注。受电
１牵引特性的有限元仿真
电机的技术指标参数如表１所示。根据技术指
标要求，采用解析法对电动汽车牵引用永磁电机进行初步的电磁设计，对得出的电磁设计方案进行有限元仿真分析，建立的２Ｄ电磁场有限元仿真模型如
设计上避免产生较大电磁振动和电磁噪声的可能性。
关５Ｍ３１文献标志码：Ａ文章编号：１０ —８８２１）８００ — ０１６４（０２０－０１０４
ｓｏｓｄｒｌｅｏｒｄｃｈｉｈｎｍｐｏｅｔｅｖｎｉａｉｎｏｏｏ．Ｔｈｌｃｒｍａｎｔｃｆｒｅｗａｅｌｔｗａｉｌｄｔｅｕｅｔｅｗｅｇｔａｄｉｒｖｈｅｔｌｔｏｆｔｒｔｒｈｅｅｅｅｔｏｇｅｉｏｃｖｓｗｅｅａａｙｅｎｔｔｒｍｏａｓｓｍｕａｅｏａｏｄｔｅｐｏｒｙｏｉｌｃｒｍａｅｉｉｒｔｏｎｉｅ．ｒｎｌｚｄａｄｓａｏｄｌｗａｉｌｔｄｔｖｉｈｒｐｅｔｆｂｇｅｅｔｏｇｔｖｂａｉｎｏｓｎｃ／Ｋｅｒｙｗｏｄｓ：ｅｅｔｃｖｈｃｅ；ｐｒｎｎｇｅｔｒｄｖｎｒｏａｃｓｅｅｔｏｇｅｉｏｓｌｃｒｅｉｌｉｅｍａｅｔｍａｎｔｍｏｏ；ｒｉｇｐｅｒｎｅ；ｌｃｒｍａｎｔｎｉｅｉｆｍｃ

基于有限元的永磁无刷直流电机设计与性能分析的开题报告

基于有限元的永磁无刷直流电机设计与性能分析的开题报告一、研究背景和意义永磁无刷直流电机是当前广泛应用于工业和民用领域的一种电机，具有高效率、高功率密度、高控制精度、小体积等优点，尤其适用于需要高精度控制和快速响应的应用场合。

随着工业自动化程度不断提高，永磁无刷直流电机在机器人、汽车电动化、航空航天等领域中的应用越来越广泛。

在永磁无刷直流电机的研究和设计中，通过建立数学模型，分析和优化电机的结构和性能，可以有效提高电机的效率和性能，减少设计成本和时间。

基于有限元的方法是目前较为先进的电机设计和分析手段，可以对电机结构和工作过程进行较为真实和准确的模拟和分析。

因此，研究基于有限元的永磁无刷直流电机设计和性能分析，对于理解电机的结构和工作原理、提高电机的性能和效率、缩短设计时间和成本具有重要的实际意义和应用价值。

二、研究内容和技术路线本课题旨在研究基于有限元的永磁无刷直流电机设计和性能分析，具体研究内容包括：1. 永磁无刷直流电机的结构和工作原理分析，建立电机的数学模型。

2. 利用有限元软件对电机的结构和性能进行仿真分析，包括电磁场分析、铁心损耗分析、转矩-转速特性分析等。

3. 通过仿真分析的结果对电机进行结构和参数的优化设计，提高电机的性能和效率。

4. 对所设计的永磁无刷直流电机进行实际测试验证，比较仿真分析结果和实验结果的一致性和准确性。

技术路线包括：1. 理论分析：根据研究目标，建立永磁无刷直流电机的数学模型，分析电机的结构和工作原理，并确定仿真分析的参数和方法。

2. 仿真分析：利用有限元软件对永磁无刷直流电机进行电磁场分析、铁心损耗分析、转矩-转速特性分析等，并对不同参数进行对比和优化设计。

3. 实验验证：对所设计的永磁无刷直流电机进行实际测试，并将实验结果与仿真分析结果进行比较和验证。

根据比较结果进一步优化设计。

三、预期目标和可行性分析本课题旨在研究基于有限元的永磁无刷直流电机设计和性能分析，预期达到如下目标：1. 建立永磁无刷直流电机的数学模型，理解电机的结构和工作原理。

小型电动汽车用永磁无刷直流电机设计

１５００ｒ／ｍｉｎ；系统额定效率，８５％以上．
ｈＭ和宽度ｂＭ可以近似地由下式确定：
１．２电机主要尺寸的设计
电机的主要尺寸指电枢铁心的直径和有效长
［收稿日期］２０１２—１２—０６
’
［作者简４ｒ］刘骊￣（１９ｓ９～），女，湖北武汉人，华中科技大学硕士研究生，研究方向为新型特种电机及其驱动控制
机，并以其调速范围宽、体积小、起动迅速、低速性能定，所以合理设计主要尺寸，是设计过程中非常重要
好、运行平稳、噪音低、效率高等优点，成为电动汽车的环节．电机主要尺寸、电机转速、容量和电磁负荷
驱动系统中优先选择的电机．本文介绍了基于Ａｎ— 之间存在关系：
１基于磁路法的电机主要参数的确定直流电机估算时可取０．６５～ｏ．８０之间，本次估算中
取０．７；Ｂ为电机的气隙磁密，主要由所选用永磁
１．１小型电动汽车用驱动电机性能指标小型电动汽车通常作为电瓶车、旅游观光车使
刘砜琪，韦忠朝，杨爽
（华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室，湖北武汉４３００７４）
［摘要］采用Ａｎｓｏｈ中基于磁路法的ＲＭｘｐｒｌ模块对一种３ｋｗ／２４Ｖ小型电动汽车用永磁无刷直流电机进行设

（毕业论文）永磁无刷直流电机论文

小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。

因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。

本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。

本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。

2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。

3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。

并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。

关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。

其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。

1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。

十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。

1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。

从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。

随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。

基于Ansoft的永磁无刷直流电动机磁场有限元分析

比较复杂的永磁无刷直流电动机样机进行分析，并
通过Ａｓｆ的分析结果对应关系反映电机的运行ｎｏｌ
原理。
１２基本假设．
由于磁场随转子位置而时刻变化，采用部分场
域分析的方法，边界条件较难确定，因此本文采用全场域分析的方法。为了建立永磁无刷直流电动机内部磁场的微分方程，确定求解区域和有限元求解
关键词：有限元分析；Ａｓｆ；永磁电动机；无刷直流电动机ｎｏｌ
中图分类号：Ｔ５；Ｔ３Ｍ３１Ｍ６＋１文献标志码：Ａ文章编号：１０ —８８２１）６００ —３０１６４（０００．１３０
ＭａｎｅｉｅｄＦｉｔｌｍｅｎｌｉｆＰｅｍａｎｔＭａｎｅｕｓｅｓｇｔｃＦｉｌｎｉｅＥｅｎｔＡａｙｓｓｏｒｎｅｇｔＢｒｈｌｓ
的边界条件，作如下假设引：① 忽略电机端部磁场
效应，磁场沿轴向均匀分布，矢量磁位Ａ和电流密
１永磁无刷直流电动机磁场有限元分
析模型
１１永磁无刷直流电动机的结构和设计参数．永磁无刷直流电动机运行时，电动机内部的电磁场分布较为复杂，计算这种非线性磁场，可以采
Ａｂｔｃ：２ｈｌｆｌｎｔｅｅｎｅｏ（ＥｓａｔＤｗｏｅｆｉｌｒｅｉｄｉｅｍｅｔｍｔｄＦＭ）ｂｓｄｏｎｏｏｗｒｗｓａａｔｄｎｈｈａｅｎＡｓｆｓｆａｅａｄｐｅ，ａｄｔｅｌｔｍａｎｔｅｉｒｕｉｎｏｅｍａｅｔｇｅｂｕｈｅｓＤｏｏＢＤｇｅｉｆｌｄｓｉｔｆｒｎｎ— ｎｔｒｓｌＣｍｔｃｉｄｔｂｏｐｍａｓｒ（ＬＣ）ｗｒｃｌｌｅ．Ｔｅａｏｅｅｅａｕａｄｈｂｖｃｔ

基于有限元分析的永磁无刷直流电动机优化设计

黄迪西，崔群，房菁
基于有限
（安徽工程大学，安徽芜湖２１０）４００摘要：基于有限元分析建立了永磁无刷直流电动机的二维和三维有限元模型。在二维分析中，考虑起动从
过程和不考虑起动过程两个方面仿真计算了电机的机械瞬态下电机特性和性能。在三维模型中，据磁场在电机根
…

…
。
／ｒ
设计新勿
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
触持电棚２２第０第期０年４卷６１
基于有限元分析的永磁无刷直流电动机优化设计
界条件；示二类边界条件。，表
大等优点Ｈ。在永磁无刷直流电动机性能分析方Ｊ法中，内外应用较多的是基于磁路法的经验公式国或者是基于麦克斯韦方程的电磁场有限元分析。本
文利用经验公式对电机的尺寸和参数进行初步设计，后利用电磁场有限元分析软件ＡｓｆＭｘｅ然ｎｏｔａｗｌｌ
ＯｐｔｍａｓｇｏｒａｅｔＭａｎｔＢｒｈｅｓＤＣｏｏｓｄｏｉｌＤｅｉｎｆＰｅｍｎｎｇｅｕｓｌｓＭｔｒＢａｅｎＦＥＡＡｎａｙｉｌｓｓ
ＨＡＧＤ－ｉＣｌｕ，ＡＧＪＵＮｉｘ，ＵｎＦＮ讽ｇＱ（ｎｕｏｔｃｎｃＵｉｅｓｙＷｕｕ２１０ＣｉａＡｈｉｌｅｈｉｎｖｒｉ，ｈ４００，ｈｎ）Ｐｙｔ

永磁无刷直流电机的设计与电磁分析

永磁无刷直流电机的设计与电磁分析1.确定电机的功率需求：根据应用场景和使用要求，确定电机所需的功率大小。

功率通常由电机的输出扭矩和转速来决定。

2.选择永磁体：根据电机的功率需求选择适当的永磁体。

永磁体的质量和磁场强度会直接影响电机的性能。

3.确定电机的结构参数：根据电机的功率和永磁体的特性，确定电机的尺寸和结构参数。

包括定子绕组的匝数、绕组的截面积、铁芯厚度等。

4.确定永磁体的磁路：根据电机的结构参数和永磁体的特性，设计电机的磁路。

通过优化磁路结构，提高电机的磁场分布和效率。

5.优化电机的绕组设计：根据电机的功率需求和电流大小，优化电机的绕组设计。

绕组的材料和截面积决定了电机的耐受能力和效率。

电磁分析是永磁无刷直流电机设计中的重要环节，主要包括电机的磁场分布和效率分析。

电磁分析主要通过有限元建模和仿真分析来实现。

1.有限元建模：将电机的结构参数、永磁体的特性和绕组的设计转化为电机的几何模型。

通过建立几何模型，将电机分为不同的区域和网格，计算每个区域的磁场分布和电磁力。

2.磁场分布分析：根据几何模型和边界条件，计算电机中各个区域的磁场分布。

通过计算磁场分布，可以了解电机的磁场强度、磁通分布和磁能分布等。

3.效率分析：根据磁场分布和绕组参数，计算电机的电磁力、电流和功率损耗等。

通过计算效率分布，可以评估电机的性能和工作效率。

4.仿真分析：通过仿真模拟，模拟电机的动态性能和控制特性。

可以评估电机的加速度、动态响应和调速范围等。

以上是永磁无刷直流电机设计与电磁分析的基本内容，通过合理的设计与分析，可以提高电机的工作效率和性能。

同时，还可以优化电机的结构和材料，减轻电机的重量和体积，提高电机的功率密度和综合性能。

轮毂式永磁无刷直流电动机设计浅析

要减速机构，不仅使驱动系统结构简单、紧凑，
轴向尺寸也减小，而且效率进一步提高，具备低速大扭矩特性【卜引。本文介绍了一台应用于直接驱动电动摩托车
ｎｅｔｂｒｕｓｈｌｅｓｓｍｏｔｏｒａｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｓｕｂｊｅｃｔ，ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅ
ＺＨＡＮＧＸｉａｏＦｕ
ＪｉａｎｇｍｅｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ
摘
要：以外转子永磁无刷直流电机为研究对象，
点，近年得到超常发展。轮毂电机驱动系统是
一
分析了绕组没计、槽极数合理选择和磁钢优化等。并应用Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ软件，对轮毂式永磁无刷直流电机进行设
限元分析的结果不仅验证了电机设计的合理性，还为电
机的优化设计提供了依据。
关键词：轮毂电机电动摩托车有限元
外转子
永磁无刷直流电机
主要有直接驱动式和带轮边减速器电动轮两种
形式。直接驱动式电机多采用外转子，由于不需
ｗｉｎｄｉｎｇｓ，ｐｒｏｐｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｌｏｔ／ｐｏｌｅｎｕｍｂｅｒａｎｄｏｐｔｉ — ｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅＤＣｏｕｔｅｒ－ｒｏｔｏｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｂｒｕｓｈｌｅｓｓｍｏｔｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｏｆＭａｘｗｅｌｌ２Ｄ，ｗｏｒｋｉｎｇｏｕｔｔｈｅａｉｒ－ｇａｐｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｘｄｅｎｓｉｔｙ，ＥＭＦｗａｖｅｆｏｒｍａｎｄｅｌｅｃ — ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｏｒｑｕｅｄｉａｇｒａｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ

无刷直流电动机特性有限元分析

ｇｎ．Ｔｅｆｘｄｎｉｉｔｂｉｎａｄｔｅｓｔｒｕｈｒｃｅｓｉｓｏｆｒｈｈｏｅｉｏｈｅｉｎｏｉｇｈｕｅｓｔｄｓｒｔｎｈｔｉｔｑｅｃａａｔｒｔｆｓｔｅｔｅｒｔｆｒｔｅｄｓｇｆｌｙｕｏａｃｏｃｅｃ
ｔｅｍｏｏ．ｈｔｒ
ＫＥＹＯＲＤＳ：ＢｕｈｅｓＤＣｍｏｏ；ＳａｉｎｙａｃｃａａｔｒｔＷｒｓｌｓｔｒｔｔａｄｄｎｍｉｈｒｃｅｓｉＦｎｔｌｍｅｔｍｅｈｄｃｉｃ；ｉｉｅｅｎｔｏｅ
成
１１电机本体．来自无刷直流电动机（ｒｈｓＤｏｒＢｓｌｓＣＭｔ，简称ｎｅｏ
ＢＤＭ）一种典型的机电一体化产品，它是由电ＬＣ是动机本体、位置检测器、逆变器和控制器组成的
本文分析１台外转子无刷直流电动机，其机构
依据。
关键词：无刷直流电动机；静动态特性；有限元法
ＦｎｔｅｅｔＡｎｌｓｆＢｒｓｆｓｏｏｉｉＥｌｍｎａｙｉｏｕｌｅｓＤＣＭｔｒｅｓｌ
ＷＡＮＧｈｈｏｇ，ＸＩＳｕ— ｎＯＮＧａｇｙＧｕｎ — ｕ
ｂｎｉｌｍｅｔｍｅｈｏｓＤｙａｃｃａａｔｒｓｉｓｓｍｕａｅｕｎｇｓａｔｎｎｒｎｉｎｏｄｃａｙｆｔｅｅｎｔｄ．ｉｅｎｍｉｈｒｃｅｔｃｉｉｌｔｄｄｒｔｒｉｇａｄｔａｓｅｔｌａｈｎ－ｉｉ

永磁无刷直流电机本体电磁场有限元分析和仿真过程

永磁无刷直流电机本体电磁场有限元分析和仿真过程杨莹;龙驹;李思潼【摘要】本文主要阐述了运用Ansys Workbench中的功能模块之一Ansys Maxwell电磁场分析软件对钕铁硼(NdFdB)永磁体无刷直流电机本体电磁场进行的有限元分析和仿真的过程.本文设计的小功率钕铁硼永磁体无刷直流电动机的有限元分析和仿真结果合理,达到了电机的基本设计目的,为电机模型实体化建立了数据基础.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2018(000)030【总页数】3页(P35-37)【关键词】钕铁硼永磁体无刷直流电机;电磁场;有限元分析;仿真;Maxwell【作者】杨莹;龙驹;李思潼【作者单位】西华大学,四川成都 610039;西华大学,四川成都 610039;西华大学,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TM3511 概述无刷直流电机是当今社会中十分有发展前途和应用前景的电子控制电机,主要原因在于永磁直流无刷电动机具备结构轻巧、运行安全、维修方便、工作效率高等诸多特点，在性能、造价、使用范围和售后维修等各个方面大大地超越了传统电机。

故在当今社会的各个领域得到了普遍的运用，如航天领域、汽车交通领域、医学领域、家用电器领域和工业领域等。

本文旨在设计一款额定功率P=200W，额定电压U=220V，电机相数m=3，额定转速nN=3000 r/min的中小型钕铁硼永磁体无刷直流电机。

在电机进行实体化生产之前，对电机进行有限元分析和仿真可以初步验证电机设计的可行性，节省资源，减少材料损耗。

首先通过研究钕铁硼永磁无刷直流电机设计的基本原理、有限元分析的原理和电机基本参数的求解步骤，再利用Maxwell电磁场分析软件对钕铁硼永磁体无刷直流电机本体进行静态特性仿真分析。

从建立几何模型、选择材料、设计电机性能到生成电机机械特性图和电机特性测功能性表，再到电机的退磁校核，形成了电机设计的完整体系。

2 基于Ansys Maxwell的有限元分析与仿真过程2.1 ANSYS前处理阶段电机模型的确定:直流无刷电机基本组成部分分为电机本体、位置传感器和电子开关电路三部分。

永磁直流电机的有限元仿真设计分析

永磁直流电机的有限元仿真设计分析摘要：永磁直流电机具有调速范围宽和便于控制的特点外，还具有体积小、效率高、用铜少、结构简单、运行可靠等特点因而在家用电器、医疗设备、汽车电器、音像器具及电动工具等方面具有广泛的用途。

由于存在换向器件及永磁体，永磁直流电机的分析变得比较复杂，借助于电机有限元软件可以方便的更加贴近实际的分析永磁直流电机工作特性，对于设计、改进电机结构，提高电机的运行性能可以提供参考。

关键词：永磁直流电机有限元仿真设计1 永磁直流电机的结构特点永磁直流电机的电枢与普通的直流电机的电枢是一致的，永磁体安放在定子上形成定子磁极。

考虑到实际的应用环境，现在的永磁直流电机的体积较小，转子叠片的尺寸比较小，所以永磁体往往采用剩磁较低的铁氧体材料，直接安装在精钢材质的机壳上，这样可以取得比较理想的电磁负荷[1]，如图1所示。

2 永磁直流电机的分析特点在进行永磁直流电机的设计时，尤其是换向结构的设计决定了电机的工作性能，大多数实际上主要依赖人员的经验和实验反复校正来保证电机性能，延长了产品的开发周期和增大了开发成本。

由于来自成本、质量、开发周期等等因素日益紧迫的要求，迫切需要一种能够对直流电机快速、准确分析的解决方法。

1988年m. marinescu提出了一种永磁有刷直流电机的数学模型，这种数学模型假设气隙磁场分布呈矩形分布。

这种假设将导致在预测感应电压、磁链、转矩等等方面出现明显的偏差[2]。

有学者通过建立电枢表面气隙磁场的解析表达式，据此计算电机的工作特性，使快速分析电机的性能问题的解决成为可能[3]。

这种解析计算较经典换向理论有了很大的发展，但是解析式过于复杂难以直接应用与实际操作中。

近年来电机分析软件快速发展，尤其是电机电磁场有限元分析软件ansoft maxwell 2d以其操作方便快捷、结果准确可靠得到了广泛的应用。

ansoft maxwell2d的瞬态场功能采用先进的运动表面算法，无论分析或计算物体移动到任何时刻和角度都无需对模型进行重新剖分就可以快速精确的仿真电磁场二维时变问题。

电动汽车用双凸极永磁电机设计有限元分析

设计与分析・Sheji yu Fenxi电动汽车用双凸极永磁电机设计有限元分析蔡一正（盐城工学院汽车工程学院，江苏盐城2240510摘要:根据电动汽车需求,设计了一种双凸极永磁电机。

首先介绍了双凸极永磁电机的基本结构，利用Ansys Maxwell软件建立了相应的有限元仿真模型，并对其磁力线分布、气隙磁密、磁链、反电势等特性进行了分析，验证了双凸极永磁电机设计的合理性,对今后实现该电机在电动汽车上的应用具有良好的借鉴意义。

关键词：电动汽车；永磁电机；双凸极电机；有限元分析0引4随着我国对环境保护的重视程度不断提升，电动汽车的发展已经越来越受到人们的。

对电动汽车的在电、电机电，其中电机汽车行的件儿电动汽车[2]用电机、异步电机、永磁电机磁电机动电机，其磁电机⑶具有结构、、等。

，磁电机在行有力，电机，少永磁，电机行。

双凸极永磁电机⑷在磁电机基础上进一展来的，其了磁电机的优点了永磁，其行到了A本了一种合电动汽车用的双凸极永磁电机。

首先了双凸极永磁电机的基本结构，有限元建模分析了该电机的电磁特性，验证了双凸极永磁电机的设计合理性。

1双凸极永磁电机基本结构本文介绍的双凸极永磁电机基本结构1所示,双凸极永磁电机、、永磁体、电等构。

双凸极永磁电机的双凸极结构，电在上，了运行损耗。

6块永磁体等距离嵌入在定子轨部，有利于电机进行。

2有限元分析本文利用Ansys Maxwell软件对双凸极永磁电机进行了有限元建模，并对其电磁特性进行了分析。

双凸极永磁电机的磁力线气隙磁密分2、3，当电机载，/叠区域磁密达到值，从图3可以看出，气隙磁密最大约为1.4T，符合电机设计求。

双凸极永磁电机运行在额定转速为1500r/mi n时，其三相空载磁链波形4。

H、朝程遜r时间/ms图4三相空载磁链波形转子位置/。

图3双凸极永磁电机气隙磁密图电机行时，极滑极，磁链之增，当定/极完全合，此磁链达到值。

三相磁链相互对称，互差电角度120。

双凸极永磁电机行，其会切割磁力线从而产生感应反电势，反电势波形5。

电动汽车机械结构的有限元分析方法设计

33工业技术0　引言汽车的大量使用使得环境问题越来越突出，新能源汽车代替传统的燃料汽车是整个汽车行业发展的趋势，电动汽车的出现是顺应形势的现象，电动汽车的内部结构设计使得其节能环保的功能更高，可以满足现代社会对汽车的要求。

有限元分析方法结合计算机辅助技术，可以对电动汽车的结构性能进行更为科学的分析，实现机械结构的优化，加强对电动汽车机械结构的有限元分析可以保证企业降低开发成本，提高电动汽车的质量，对于促进电动汽车的机械结构的改进有着重要意义。

本文以普通电动汽车的机械结构入手，结合计算机辅助技术，阐述电动汽车机械结构的有限元分析方法，为电动汽车机械结构的安全性分析提供一定的分析依据。

1　有限元法概况1.1　简介伴随着计算机技术的发展，有限元法是一种新型的现代计算方法，主要用于求解偏微分方程的边值问题的近似解，求解方法是将整个区域进行分解，使得每个子区域的求解方式更为简单，借助变分方法，保证误差函数达到最小值并保持稳定。

由于在实际问题中很多计算难以达到精确，有限元的计算精度高而且可以适应各种复杂的情况，所以，在实际的问题中应用非常广泛。

1.2　分析方法（1）对物体进行离散化，主要在进行工程分析时将工程的结构离散为由不同的单元组成的计算模型，利用节点将各个单元模型连接起来，对于节点的确定由实际变形形态的需要以及计算的精度来确定。

（2）选择位移模式对于有限元的节点进行合理的选择，位移法主要是可以实现计算的自动化，在有限元法的分析中应用很广泛。

（3）对于单元的力学结构进行分析，对材料的性质、形状、尺寸等进行合理的分析，保证各个单元的力学性质满足汽车机械结构设计的强度和刚性要求。

通过单元节点对整个机械结构的力学方程式的建立有着重要意义。

（4）对等效节点力的计算，在对汽车机械结构进行离散化之后，对于等效的节点力进行确定，保证力的传递可以做到准确，不会出现力分布不均衡的情况。

1.3　应用主要应用在固体力学、流体力学以及热的传导、电磁学等方面，在整个汽车机械结构设计中有着很广泛的应用，可以对汽车机械结构的刚性和强度进行计算，保证汽车运行的安全。

基于有限元分析的电动汽车电机设计优化研究

基于有限元分析的电动汽车电机设计优化研究电动汽车的快速发展和普及，离不开先进的电机技术的支持。

在电动汽车市场竞争激烈的今天，电机设计的优化已经变得尤为关键。

本文将从有限元分析的角度，探究电动汽车电机设计的优化问题。

一、电动汽车电机的基本结构首先，我们需要了解电动汽车电机的基本结构。

通常，电动汽车中使用的电机是感应电机或永磁同步电机。

感应电机是一种通过感应电磁力产生旋转力矩的电机。

感应电机具有简单的结构和可靠的运行，但效率较低。

永磁同步电机利用磁铁的特性，通过电流激励磁场产生旋转力矩。

永磁同步电机具有高效率和高功率密度，但是相对而言，其结构更加复杂。

在电机的基本结构中，转子是关键部件之一。

转子的设计优化可以极大提高电机的性能。

二、转子设计中的优化转子的设计优化主要包括几个方面：1. 转子磁场设计的优化。

电动汽车电机中，磁场是产生旋转力矩的关键因素。

通过有限元分析，我们可以对电机的磁场分布进行模拟，并优化电机的磁极形状和材料，以提高电机的性能。

2. 转子结构优化。

转子的结构设计直接影响电机的转速和功率输出。

通过优化转子的形状、大小和材料，可以提高电机的功率密度和效率。

3. 转子轴的优化。

转子轴是转子支撑和传递力矩的关键部件之一。

通过优化转子轴的材料和结构设计，可以减小电机的功率损耗和振动噪声，同时提高电机的寿命和运行安全性。

三、电机的散热优化在电动汽车中，电机运行过程中产生的热量需要进行及时排放，否则容易导致电机过热并损坏。

因此，电机的散热是设计优化时需要考虑的关键因素之一。

散热方案主要包括电机外壳结构设计、散热片设计和冷却系统设计等。

通过有限元分析，可以对电机的散热情况进行模拟和优化，提高电机的散热效果。

四、电机运行控制优化除了电机设计的优化，电机运行控制也是影响电动汽车性能的重要因素之一。

电机控制系统设计需要考虑电机运行时的电压、电流、转速等参数。

通过优化电机运行控制策略，可以提高电动汽车的加速性能、能耗效率和续航里程。

电动汽车用永磁无刷直流电机的有限元分析

电动汽车用永磁无刷直流电机的有限元分析1引言电动汽车公害少，节约石油消耗，结构简单，维修容易，使用寿命长，受到世界各国的青睐。

永磁无刷直流电动机与相同功率的其他类型的电动机相比，体积小，质量轻，在质量、效率、价格等方面有相当明显优势，永磁无刷电动机没有电刷和滑环等零件，结构更简单，性能更可靠，环境适应性好，更加适合作为电动汽车的驱动电动机。

由于一般采用方波供电，在相同的峰值电压和峰值电流下，方波电流和方波磁场相互作用产生的转矩要大，所以永磁无刷电动机可以输出较大的电磁转矩。

随着电子技术与控制技术的迅速发展，如果将电动机直接安装在汽车的轮毂内，通过电气控制实现调速和直接驱动（2 轮或4 轮），则汽车内可以省去复杂的齿轮变速使动机构，汽车结构大为简化，质量大为减轻。

世界先进国家已将其作为发展方向，开展研究，有的国家已研制成样机。

但是，由于轮毂内径的限制，永磁电机的体积受到限制，而又要产生较高的转矩，这就给电机的设计带来一定的难度。

而且，永磁无刷直流电机的设计，既不能简单地套用永磁同步电动机的方法，也不能简单地套用直流电动机的方法。

要根据特点，寻找一种较为准确的设计方法［1］。

在此，采用了磁路计算与磁场分析相结合的设计方法对三相永磁无刷直流电动机进行了研究。

电动汽车控制结构如图1 所示［2］。

2电机电磁计算根据我们所编制计算程序，对1 台8kW、12 极外转子无刷直流电机进行了设计计算。

2.1基本输入数据额定输出功率：PN＝8 000W 额定转速：nN＝685r／min 电枢外径：Da＝0.31m 电枢内径：D0＝0.08m 槽数：Q＝45 剩磁密度：Br＝1.05T 矫顽力：Hc＝800kA／m 相数：m＝3 2.2计算结果 2.2.1性能计算定子电流I1＝24.05A，电磁转矩Tn＝112.33N.m，输入功率P1＝8656.74W，反电势E＝349.70V，实际转速。

基于有限元的永磁无刷直流电动机铁耗分析与计算

设计分析 esign and analysis 部而涡流损耗主要分布在齿部。分析其原因为：定子铁心轭部磁密基本呈正弦曲线分布，谐波含量较少，齿部磁密呈非正弦分布谐波含量较高，而磁密的因此电机定子齿非正弦分布对涡流损耗影响较大，部主要是涡流损耗而轭部主要是磁滞损耗。图 6 中涡涡流损耗计算值大于磁滞损耗。由式（ 2 ）可知，流损耗与频率（转速）的平方成正比关系。本文样机额定转速为 8 000 r / min，转速相对较高，因此涡流损耗大于磁滞损耗，随着转速进一步升高，这种情况将更为明显。 4结语本文建立了基于 Bertotti 铁耗分离理论，全面考虑交变磁化条件和旋转磁化条件下的永磁无刷直流电动机的铁耗计算模型。通过结合时步有限元方 4 极 3 相表贴式永磁法，精确计算出了一台 30 kW、无刷直流电动机在额定转速为 8 000 r / min 时的定电机定子铁心内涡流损耗子铁心损耗。研究发现，主要分布在齿部，磁滞损耗主要分布在轭部，且由于转速较高涡流损耗值大于磁滞损耗。相较于传统的铁耗计算经验公式，本模型提高了永磁无刷直流电动机铁耗计算的精度和准确度，对电机的优化设计具有指导意义，有较好的工程应用价值。参考文献［ 1］陈世坤．电机设计（第 2 版）［M］．北京：机械工业出版社， 2000．［ 2］ Rahman T． Iron loss trends in BLDC motors［J］． Magnetics busi- 2008 ： 22 － 24． ness ＆ technology，［ 3］徐云龙．高速永磁电机损耗计算与热分析［D］．沈阳工业大 2009．学，［ 4］赵南南．两种转子结构形式无刷直流电动机磁场及热场分析基［ J］．西北工业大学学报， 2010 ， 28 （ 5 ）： 679 － 683．于［ 5］张明慧．直流无刷电机瞬态电磁－温度耦合场分析［J］．微特有限 2010 ， 38 （ 8 ）： 22 － 24．电机，元［ 6］ Slemon G R， Liu X． Core losses in permanent magnet motors［J］．的 IEEE Transactions on Magnetics， 1999 ， 26 （ 5 ）： 1653 － 1655．永磁［ 7］ Trabelsi H， Mansouri A， Gmiden M H． On the no － load iron losses 无 calculations of a SMPM using VPM and transient finite element a- 刷直 nalysis［J］． International Journal of Sciences and Techniques of 流 Automatic control ＆ computer engineering IJ － STA， 2008 ， 2 ： 470 电－ 483．动机［ 8］张国卫．高速永磁电机定子损耗计算与实验测试研究［D］．沈铁耗 2009．阳工业大学，分析与作者简介：张明慧（ 1978 －），女，博士，讲师，研究方向为无刷直计流电动机设计及电机综合物理场的计算。算

电动车用直流无刷电机不同永磁结构对比分析

电动车用直流无刷电机不同永磁结构对比分析蒋元广;施周;孙晓东;李艳会【摘要】为了提升微型纯电动汽车驱动用无刷直流(BLDC)电机的输出转矩并降低其损耗,对不同永磁结构与充磁方式的BLDC电机进行对比分析.首先,通过测量微型试验车辆的基础参数,对BLDC电机进行功率和转速匹配.其次,在控制永磁体用量的基础上分别确定2种永磁结构的具体结构参数,并对2种具有不同充磁方向永磁体结构进行了具体的分析,以选取最为合适的永磁体形状及充磁方式.最后,基于有限元分析方法,对比分析了平行充磁和径向充磁2种结构BLDC电机的基本电磁性能.有限元分析显示前者输出转矩比后者高3％,转矩脉动低28％,损耗低5％,验证了理论分析的有效性.结果表明,在表贴式BLDC电机在永磁体用量一定的条件下采用平行充磁的永磁结构性能更加出色.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2019(049)002【总页数】5页(P61-65)【关键词】纯电动汽车;无刷直流电机;永磁体;有限元分析【作者】蒋元广;施周;孙晓东;李艳会【作者单位】南京越博动力系统股份有限公司,江苏南京 210019;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013;江苏大学汽车工程研究院,江苏镇江 212013;南京越博动力系统股份有限公司,江苏南京 210019【正文语种】中文【中图分类】TM346作为最有潜力的新能源汽车，纯电动汽车具有零油耗、零排放、噪音低等一系列优点。

然而在当前技术条件下，纯电动汽车仍然面临着整车价格高、续航里程短等瓶颈。

因此，在电池技术未取得重大突破之前，车用驱动电机技术水平将直接影响着电动汽车的整车性能。

目前，纯电动汽车驱动用电机主要有异步电机、开关磁阻电机、永磁同步电机、无刷直流（BLDC）电机等。

其中BLDC电机具有输出转矩大、调速范围宽、动态响应快、可靠性高等突出优点，在纯电动汽车中的应用越来越广泛。

永磁无刷直流电机建模与分析

纯电动汽车电机控制系统建模与性能分析摘要电动汽车具有清洁无污染，能量来源多样化、能量效率高的特点，又便于实现智能化管理，可以解决燃油汽车带来的能量、环境以及交通等一系列问题，因此电动汽车已成为世界各国的研究热点。

我国的电动汽车技术还处于起步阶段，各方面的关键技术都需要研究解决。

电机及其控制技术是电动汽车的关键技术之一，是研究开发电动汽车首要解决的问题。

普通直流电机采用机械式换向器实现端口直流量与绕组内交变量之间的相互转换，运行中电刷和换向器之间必须保持滑动接触，因而难以避免地会存在火花，噪音，无线电干扰、片间电压限制、运行维护周期和环境运行保障等许多问题。

正因如此发展无刷式直流电机近年来一直受到人们额特别重视。

永磁无刷直流电机BLDCM（特别是稀土永磁电动机,以后无刷直流电机用BLDCM英文缩写代替永磁无刷直流电机电机）是近年来迅速发展的起来的一种新型电机，他利用电子换向代替机械换向，既具有直流电机的调速性能，且不需要其他设备的配合只要改变输入或励磁电压电流就能实现调速，又有交流电机结构简单、运行可靠、未付方便等优点。

而且体积小、效率高，在许多领域得到广泛的运用。

关键词：无刷直流电机；机械换向；电子开关线路（电子换向装置）；转子位置传感器Electric car permanent magnet brushless dcmotor control system researchABSTRACTElectric cars a clean non-polluting, diversification of energy sources, energy efficiency high characteristic, and is easy to realize intelligent management, can solve the fuel car of energy, environment, and a series of problems such as traffic, so the electric car has become a research focus all over the world. Electric car technology is still in its infancy in our country, to solve all aspects of the key technology need to research. Motor and its control technology is one of the key technologies of electric vehicles, electric cars, is a research and development's priorities.Common dc motor port straight flow is realized by using mechanicalcommutator and mutual transformation between variables on winding stated, in the operation of the must keep sliding contact between brush and commutator, so inevitably there are spark, noise, radio interference, voltage limit, maintenance cycle operation and environmental protection and many other problems. Because of this development type brushless dc motor has been in recent years people pay special attention to his forehead.Permanent magnet brushless dc motor (especially rare earth permanent magnet motor) is developing rapidly in recent years the rise of a new type of motor, he used the electronic commutation to replace the mechanical commutation, both has the dc motor speed control performance, and do not need other equipment to cooperate as long as change input or excitation voltage current can realize speed regulation, and ac motor has simple structure, reliable operation, convenient without paying. And small volume, high efficiency, has been widely used in many fields.Key word: brushless dc motor; mechanical commutation; electronic switch line (electronic commutation device); the rotor position sensor目录1 绪论 (1)1.1 课题的背景及目的 (2)1.2 无刷直流电机的应用与发展方向 (3)1.3 国内外电机控制研究现状 (3)1.4 课题研究的目的和内容 (4)2 永磁无刷直流电机的结构和工作原理2.1 永磁无刷电机的结构 (5)2.2 永磁无刷直流电动机的工作原理 (5)2.3 永磁无刷电机稳态计算基本公式……………………………………………………3永磁无刷直流电动机的Matlab在建模基础上仿真结果及分析…………….3.1 永磁无刷直流电机的Matlab建模3.2 永磁无刷模型的仿真结果………………………………………………………………….3.3 仿真结果分析……………………………………………………………………………………….4 位置信号及其检测技术4.1 传感器位置检测4.2 无位置传感器位置检测4.3 电动汽车用永磁无刷电机位置检测5 永磁无刷电机的控制器………………………………………………...5.1 速度单闭环控制电路5.2 数字PID控制器算法及控制原理5.3 PWM控制的定义及技术的原理……………………………………………………………..5.4 控制器模块的具体分析……………………………………………………………………..….总结致谢参考文献I绪论1.1课题的背景及目的由电动机驱动的汽车。