【正文】 制動(dòng)能量，仿真計(jì)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 mag 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 mag 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 mag magic field. Through the analysis of the simulation results, test if the rotor motor magic 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 .................................................................. Ⅰ ABSTRACT .............................................................. 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(dòng)汽車用輪轂電機(jī) ............................................ 6 常用電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)類型 ...................................... 6 直流電機(jī) ..................................................... 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(dòng)汽車用輪轂電機(jī)系統(tǒng)永磁材料 ................................. 8 本文所設(shè)計(jì)電機(jī)的主要特點(diǎn) ....................................... 9 本文電機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)及主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................ 11 電機(jī)的總體結(jié)構(gòu) ................................................. 11 電機(jī)相數(shù)的確定 .............................................. 11 電機(jī)繞組的設(shè)計(jì) .............................................. 11 極槽配合的設(shè)計(jì) ............................................. 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(jì)計(jì)算 ......................................... 14 輪轂電機(jī)額定參數(shù)設(shè)計(jì) ....................................... 14 輪轂電機(jī)永磁體尺寸設(shè)計(jì) ..................................... 14 輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)子尺寸計(jì)算 ....................................... 16 輪轂電機(jī)每槽匝數(shù)的計(jì)算 ..................................... 17 輪轂電機(jī)定子尺寸計(jì)算 ....................................... 18 輪轂電機(jī)定子電樞繞組計(jì)算 .................................. 20 輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................ 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(jì)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 材料屬性的定義 .............................................. 25 磁極的磁化方向的定義 ....................................... 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(dòng)能量的工作原理 .............................. 32 儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì) ................................................. 32 制動(dòng)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 1 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。 用于汽車的制動(dòng)能量回收利用裝置的作用是制動(dòng)時(shí)將汽車的動(dòng) 能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在電容器中， 在需要時(shí) 儲(chǔ)存的電能可用做驅(qū)動(dòng)或者是給用電設(shè)備供電。輪轂驅(qū)動(dòng)技術(shù)是未來電動(dòng)車、混合動(dòng)力汽車，驅(qū)動(dòng)方式的發(fā)展方向。 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。在 20xx上海車展上，奇瑞公司推出了采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的增程式電動(dòng)汽車瑞麒 X1。 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。 采用輪轂電機(jī)技術(shù)的 福特 F150 將此前的所有傳動(dòng)部件通通舍棄不用，讓車輛的傳動(dòng)部件更為簡單，質(zhì)量減輕，圖 12 為汽車實(shí)物圖。 圖 13 豐田輪轂電機(jī)實(shí)物 （ 3）法國輪轂電機(jī)研究現(xiàn)狀 法國 TM4 公司設(shè)計(jì)的 采用外轉(zhuǎn)子式永磁無刷直流電機(jī) 的 一體化 輪轂電機(jī) 。此電機(jī)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)子、輪輞以及制動(dòng)器的高度集成，質(zhì)量輕，能降低汽車非彈簧質(zhì)量，提高汽車的操控性能。該電機(jī)由若干 4 可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的子電機(jī)系統(tǒng)組成，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩和功率由各個(gè)子系統(tǒng)共同提供。另外，該電機(jī)集成程度高，溫升較高，不便于維護(hù)。 圖 16 電機(jī) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 示意 圖 5 本文 的 主要 研究 內(nèi)容 本文所研究的制動(dòng)能量回收利用裝置的主體部分，選用永磁直流無刷電機(jī)。 （ 3）將定子轉(zhuǎn)子的二維組合圖導(dǎo)入 ANSYS 進(jìn)行 磁場分析，并根據(jù)分析結(jié)果對磁路進(jìn)行優(yōu)化，以提高電機(jī)的性能。比如由于電動(dòng)汽車一般是露天運(yùn)行，地點(diǎn)不固定，對可靠性要求較高；還要抑制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)以保證汽車的 平順性。 ，滿足汽車平順性要求。 直流電機(jī) 直流電機(jī)在早期電動(dòng)汽車上有廣泛地應(yīng)用 。另外，電機(jī)上的電刷、換向器等運(yùn)動(dòng)接觸零件使在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電刷與換向器之間容易產(chǎn)生火花，在一定情況下還可能 產(chǎn)生“ 環(huán)火 ”，限制了電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高。 7 感應(yīng)電機(jī) 近些年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力電子技術(shù)的逐步成熟 和變頻調(diào)速技術(shù)不斷取得突破，交流電機(jī)研究取得重大突破。 開關(guān)磁阻電機(jī) 從 20 世