【正文】 回收汽車制動能量的發(fā)電裝置畢業(yè)設(shè)計回收汽車制動能量的發(fā)電裝置摘要 通過對國內(nèi)外制動能量回收利用裝置的研究，結(jié)合未來電動汽車驅(qū)動方式的發(fā)展方向，本文研究利用輪轂式發(fā)電機(jī)回收制動能量的實用技術(shù)。根據(jù)電機(jī)的可逆原理當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動電樞繞組在主磁極N、S之間旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組上感生出電動勢，經(jīng)電刷、換向器裝置整流為直流后，引向外部負(fù)載（或電網(wǎng)），對外供電，此時電機(jī)作直流發(fā)電機(jī)運行 首先，選擇永磁無刷直流電機(jī)。與其他電機(jī)相比,永磁無刷電機(jī)具有功率密度高、效率高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、輸出轉(zhuǎn)矩大、可控性好、可靠性高、噪聲低等一系列優(yōu)點,在電動車領(lǐng)域頗受青睞。本文將進(jìn)行永磁無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化。 然后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計并根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)繪制CAD圖紙，并應(yīng)用UG軟件進(jìn)行三維建模。對發(fā)電機(jī)的端蓋、定子、轉(zhuǎn)子進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計并查閱資料，確定各主要參數(shù)。最后，將CAD圖紙面域?qū)階NSYS,利用ANSYS對電機(jī)二維電磁仿真模型進(jìn)行電機(jī)內(nèi)部永磁磁場進(jìn)行仿真計算。通過對仿真結(jié)果的分析，檢驗該轉(zhuǎn)子電機(jī)磁路的合理性，并對電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計以提高電機(jī)性能的改進(jìn)措施；通過對某相電樞磁場磁路的研究分析，表明采用該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)利用電樞磁場進(jìn)行弱磁的效果可以得到較好改善。關(guān)鍵詞：電動汽車，輪轂電機(jī)，回收制動能量，仿真計算ABSTRACT Thought the research of the braking energy recovery device at home and abroad, bined with the future direction of the development of electric vehicle driving technology, this paper will develop a wheel type generator to recover brake energy. Firstly, the permanent brushless DC motor was chose . Compared with other motor, the permanent magnet brushless DC motor has high power density, high efficiency, small volume, simple structure, large output torque, good controllability, high reliability, low noise and a series of advantages, so in the field of electric vehicles it is used widely. In this paper, the permanent magnet brushless DC motor structure will be design and optimized. Then, design the structural of generator and according to the structure parameters to draw CAD drawings, and use UG software to create threedimensional modeling. Design the structure of stator, rotor end cap and determine the main parameters. Finally, import the CAD drawing plane domain into ANSYS and use ANSYS to simulation the model of motor interior permanent magnet magnetic field. Through the analysis of the simulation results, test if the rotor motor magnetic circuit is reasonable, and conduct the optimization design in order to improve motor performance.Keywords: electric vehicle, wheelhub motor, recovery of braking energy， fractional slot, TMS320LF2407A, Simulation Calculation目錄摘要 ⅠABSTRACT Ⅱ第一章 緒論 1 課題來源及研究意義 1 輪轂電機(jī)的研究現(xiàn)狀 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀概述 1 國外研究現(xiàn)狀概述 2 本文的主要研究內(nèi)容 5第二章 電動汽車用輪轂電機(jī) 6 常用電動汽車輪轂電機(jī)類型 6 6 感應(yīng)電機(jī) 7 開關(guān)磁阻電機(jī) 7 永磁無刷直流電機(jī) 7 電動汽車用輪轂電機(jī)系統(tǒng)永磁材料 8 本文所設(shè)計電機(jī)的主要特點 9 本文電機(jī)設(shè)計的原則 10 本章小結(jié) 10第三章 輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計及主要參數(shù)的設(shè)計計算 11 電機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 11 11 11 極槽配合的設(shè)計 12 電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)確定 13 定轉(zhuǎn)子相對位置確定 14 輪轂電機(jī)各參數(shù)設(shè)計計算 14 輪轂電機(jī)額定參數(shù)設(shè)計 14 輪轂電機(jī)永磁體尺寸設(shè)計 14 輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)子尺寸計算 16 輪轂電機(jī)每槽匝數(shù)的計算 17 輪轂電機(jī)定子尺寸計算 18 輪轂電機(jī)定子電樞繞組計算 20 輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 本章小結(jié) 22第四章 輪轂電機(jī)二維靜態(tài)磁場仿真分析 23 電磁場有限元法計算的步驟 23 建立電機(jī)二維模型并導(dǎo)入ANSYS軟件 23 設(shè)置圖形用戶界面（GUI）并處理導(dǎo)入的模型 23 25 25 賦予材料屬性并劃分網(wǎng)格 26 設(shè)置邊界條件 27 求解 27 后處理 28 電樞槽的優(yōu)化 30 本章小結(jié) 31第五章 輪轂電機(jī)回收制動能量的工作原理 32 儲能裝置的設(shè)計 32 制動能量回收裝置的控制策略 32 電機(jī)的可逆性 32 本章小結(jié) 32參考文獻(xiàn) 33致謝 35第一章 緒論 課題來源及研究意義近年來，我國汽車工業(yè)迅速崛起產(chǎn)，銷量均列世界之首。據(jù)2011年中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。汽車帶來的環(huán)境和能源問題日益嚴(yán)峻，發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)迫在眉睫。目前，世界各國都開始加強(qiáng)對汽車制動能量回收利用技術(shù)的研究。 用于汽車的制動能量回收利用裝置的作用是制動時將汽車的動能轉(zhuǎn)化為電能存儲在電容器中，在需要時儲存的電能可用做驅(qū)動或者是給用電設(shè)備供電。制動能量回收利用裝置廣泛應(yīng)用在電動汽車和混合動力汽車上，進(jìn)一步提高了電動車的性能。一般情況下，普通的內(nèi)燃機(jī)車很少裝有制動能量回收利用裝置，制動時的動能轉(zhuǎn)化為熱能排放到大氣中，白白浪費掉。本文將設(shè)計一種回收制動能量的輪轂式發(fā)電機(jī)。輪轂驅(qū)動技術(shù)是未來電動車、混合動力汽車，驅(qū)動方式的發(fā)展方向。本文采用的直流無刷永磁電機(jī)，具有可逆性，既可作為電動機(jī)，也可作為也可以作為電動機(jī)。當(dāng)汽車制動時可作為發(fā)電機(jī)回收制動能量。究制動能量回收利用的優(yōu)點如下：，減少燃油消耗；，有利于環(huán)境保護(hù)；因此，制動能量回收利用裝置的研具有重大意義。 輪轂電機(jī)的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀概述 目前，國內(nèi)輪轂電機(jī)技術(shù)還不成熟，還在不斷探索的道路上。由于國家對電動汽車技術(shù)的大力扶持，國內(nèi)各知名高校對輪轂電機(jī)技術(shù)的研究也不斷加強(qiáng)，并取得了一定的成果。哈爾濱工業(yè)大學(xué)愛英斯電動汽車研究所自主研發(fā)出了采用多態(tài)輪轂電機(jī)驅(qū)動的EV962I型電動汽車；同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院自主研發(fā)出了，使用多個低速永磁直流無刷輪轂電機(jī)直接驅(qū)動的春暉號電動汽車； kw的供電動汽車使用的輪轂電機(jī)。此外，國產(chǎn)汽車品牌奇瑞，正在探索將該技術(shù)用于量產(chǎn)電動車上。在2011上海車展上，奇瑞公司推出了采用輪轂電機(jī)驅(qū)動的增程式電動汽車瑞麒X1。下圖為在上海車展上展出的瑞麒X1EV。圖11 瑞麒X1EV 國外研究現(xiàn)狀概述 國外對輪轂電機(jī)的研究起步比較早，技術(shù)也比較先進(jìn)。汽車工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，比如美國、日本，逐步將該技術(shù)在量產(chǎn)車上推廣。下面將具體介紹各汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家輪轂電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀。（1）美國輪轂電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀。 美國通用汽車高級技術(shù)研發(fā)中心在雪弗蘭s10皮卡上使用了自行研制的輪轂電機(jī)并取得良好的效果。該皮卡裝上輪轂電機(jī)后，車輪的質(zhì)量只增加15kg，但能夠產(chǎn)生的功率高達(dá)25kw，進(jìn)一步改善了汽車的加速性能。采用輪轂電機(jī)技術(shù)的福特F150將此前的所有傳動部件通通舍棄不用，讓車輛的傳動部件更為簡單，質(zhì)量減輕，圖12為汽車實物圖。 圖12福特 F150（2）日本輪轂電機(jī)的研究現(xiàn)狀 日本的輪轂電機(jī)技術(shù)更是處于世界領(lǐng)先的水平，像本田、豐田這樣汽車巨頭在不斷推出自己的輪轂電機(jī)產(chǎn)品，圖13為豐田研制的輪轂電機(jī)實物。日本的各大高校也有很多對輪轂電機(jī)技術(shù)進(jìn)行了深入地研究。日本慶應(yīng)義塾大學(xué)清水浩教授對輪轂電機(jī)驅(qū)動的電動車研究有很深的造詣，自主研發(fā)出了采用輪轂電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的型號為IZA、ECO、KAZ的電動汽車。