直流无刷轮毂电机有限元建模与多场耦合分析

【摘要】传统的直流无刷轮毂电机simulink离线仿真模型不能准确反映电机的性能变化,这主要是因为作为模型输入的磁链、电感、内阻等电磁参数是随着电机运行工况不断变化的。电机内存在电场、磁场、温度场等多个场耦合作用,电磁参数会受多场耦合作用的影响而发生变化。气隙内磁通密度的谐波使得永磁体内产生涡流损耗而引起永磁体的温度升高,磁性减弱,在温度升高至居里温度以上时,永磁体会出现退磁,使得电机磁链减小,电感增大。电机定子铁心内交变磁场产生的铁损及绕组内电流而产生的铜损会使定子铁心及绕组温度升高。定子铁心硅钢片磁导率会随温度变化,从而影响永磁体磁链和绕组电感。电枢绕组通电时可能会引起永磁体退磁,定子铁心内产生非线性磁饱和现象,这都会影响永磁体磁链和电感的大小。温度升高时铜线绕组的电阻率增大使得内阻变大,而随着绕组内电流频率的增大,产生集肤效应,也会影响绕组的阻值。所以要建立精确的轮毂电机离线仿真模型,就要分析电磁参数的变化规律。轮毂电机电磁参数主要受温度的影响,而由于产热及散热等原因电机内部温度分布不一致,这就使得对于电磁参数随温度变化的分析较为复杂。考虑到电机有限元模型可以设置各部分材料特性,从而将各部分材料的影响进行分离,本论文建立直流无刷轮毂电机有限元模型,以分析电机各部分温度特性对电磁参数的影响。通过反拖实验、负载实验来验证模型并对模型进行修正从而获得较准确的轮毂电机有限元模型。在matlabsimulink中建立直流无刷轮毂电机解析模型,对模型进行仿真并与实验结果对比,可知该解析模型不能准确反映电机性能的变化,并分析磁链幅值、电感、内阻等参数变化对电机性能的影响。利用轮毂电机电磁耦合有限元模型仿真磁链和电感随永磁体温度、定子铁心硅钢片温度和电机内部温度的变化规律,以及内阻随温度的变化规律,并分析集肤效应对内阻的影响以及电枢绕组通电产生的非线性磁饱和现象引起的电感变化。在有限元分析获得的磁链和电感随电机内部温度变化规律的基础上,进行了磁链和电感随温度变化规律的实验研究,以及电机内部温度分布规律的实验研究。
【作者】田宁宁；
【导师】张建伟；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】轮毂电机；温度场；磁链；电感；内阻；

【参考文献】
[1]傅强.公路客运管理信息系统的研究与开发[D].燕山大学,计算机技术,2012,硕士.
[2]张新金,刘维宁,路美丽,罗富荣,张成满.北京地铁盾构法施工问题及解决方案[J].土木工程学报,2008,10:93-99.
[3]刘芳.基于ANSYS模拟对功率型LED封装中散热问题的研究[D].西安电子科技大学,材料物理与化学,2013,硕士.
[4]邓月.民族地区农民专业合作社供应链建设研究[D].中南民族大学,中国少数民族经济,2013,硕士.
[5]胡坤玉.朱光潜“美感经验”理论研究[D].湖南师范大学,文艺学,2004,硕士.
[6]白龙.国产300M钢疲劳特性研究[D].机械科学研究总院,材料学,2013,硕士.
[7]刘子凡.洛阳牡丹文化及其产业开发研究[D].河南科技大学,农村与区域发展（专业学位）,2013,硕士.
[8]熊建.增程式电动车辅助动力单元与整车协调控制算法研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[9]亓蕾.论我国陪审制度的改革与完善[D].山东大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[10]严正兵,金南瑛,韩廷申,方精云,韩文轩.氮磷施肥对拟南芥叶片碳氮磷化学计量特征的影响[J].植物生态学报,2013,06:551-557.
[11]胡凯.武陵山民族地区农民工培训意愿研究[D].湖北民族学院,民族学,2013,硕士.
[12]武静.我国人口老龄化对财政平衡的影响研究[D].北京林业大学,人口、资源与环境经济学,2013,硕士.
[13]邓自立,郭金柱,孙书利.多通道Wiener滤波器设计新方法[J].控制与决策,2000,03:318-321.
[14]蓝荣钦,杨晓梅.领域专家知识及其在空间数据挖掘中的作用[J].测绘学院学报,2004,02:141-144.
[15]张月.磁控饱和电抗器磁场与损耗计算[D].哈尔滨理工大学,电机与电器,2012,硕士.
[16]张林.大跨度连续刚构桥施工阶段及成桥运营状态下的稳定性分析[D].西南交通大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[17]宋箭叶.类水滑石及其复合氧化物的制备和性能研究[D].山东大学,微电子学与固体电子学,2013,硕士.
[18]宋杨.机器人足—地附着特性的分析与测试[D].哈尔滨工业大学,航空宇航制造工程,2014,硕士.
[19]康世发.基于神光组件光机装校基准传递体系的研究[D].西安工业大学,光学工程,2014,硕士.
[20]李昌众.仿射不变的CSS形状检索[D].苏州大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[21]魏薇.ZnSe和ZnS双光子吸收诱导自由载流子吸收的光学非线性研究[D].哈尔滨工业大学,2014.
[22]李日晴.湖南江永粗石江土话的地理和社会研究[D].湖南师范大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[23]张琳.T白酒企业绩效考核体系的构建[D].内蒙古大学,会计,2014,硕士.
[24]张晔.呼和浩特自来水与再生水的水量规划与技术经济研究[D].内蒙古大学,环境工程,2014,硕士.
[25]李晶晶.基于Linux的WFT嵌入式数据传输系统设计[D].江苏科技大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[26]王艳桃.高校学生干部领导力发展研究[D].华东师范大学,高等教育学,2013,硕士.
[27]夏凌云.危机信息传播中媒体舆论缓释效应研究[D].湖南师范大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[28]曹鹏.温州民间借贷问题研究[D].天津商业大学,金融学,2013,硕士.
[29]石惠娴.循环流化床流动特性PIV测试和数值模拟[D].浙江大学,2003.
[30]赵文娇.几类时间—空间分数阶偏微分方程的数值方法分析[D].哈尔滨工业大学,计算数学,2014,硕士.
[31]杨涛.基于CAPWAP的轻量级AP的自动接入和批量配置的设计与实现[D].北京交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[32]张彦玲.碱溶碳分法氧化铝生产新工艺碳酸钠电解液中杂质铝的去除方法研究[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[33]朱李莉,卢冰原,彭扬.基于RoughSet的网络媒体受众分析模型的研究[J].现代情报,2005,07:10-12.
[34]刘东琴,苏山舞.多空间数据库位置匹配方法及其应用[J].测绘科学,2005,02:78-80+7.
[35]常利忠.内蒙古西拉木伦构造混杂岩带物质组成及其构造变形特征[D].中国地质大学（北京）,构造地质学,2014,硕士.
[36]章秀文.《裸婚时代》的冲突话语研究[D].上海外国语大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[37]钟舒.基于扩展知识空间的诊断方法研究及实现[D].湖南大学,软件工程,2011,硕士.
[38]陈书祯.大型工程机械ROPS/FOPS试验系统开发[D].太原科技大学,机械工程,2014,硕士.
[39]尚文娟.430铁素体不锈钢焊接接头脆化及低热输入焊接工艺研究[D].兰州理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[40]王晓婷.儿童影视中宝物幻想型民间故事研究[D].山西师范大学,民俗学,2013,硕士.
[41]黄致尧.数字近景立体摄影系统高精度标定方法研究[D].南京师范大学,地图学与地理信息系统,2012,硕士.
[42]彭南芝.益肾促卵汤联合二甲双胍治疗PCOS-IR（肾虚证）的临床观察[D].湖南中医药大学,中医妇科学,2014,硕士.
[43]应小东.超高硬度堆敷金属强韧化的组织设计[D].天津大学,材料加工工程,2004,硕士.
[44]霍赞东.我国表演（体育）专业本科人才培养目标与课程设置研究[D].湖南师范大学,运动训练（专业学位）,2014,硕士.
[45]贾传玲.中职生学习观的现状及构建[D].山东师范大学,教育管理,2003,硕士.
[46]周振环.炼油企业挖掘毛利潜力的有效方法[J].炼油与化工,2005,03:8-9+18.
[47]杨双霜.民办高校大学生思想政治素质现状与对策研究[D].西南大学,马克思主义理论,2012,硕士.
[48]杨圣岽.微孔淀粉的酶法制备及其应用研究[D].吉林大学,食品科学与工程,2013,硕士.
[49]刘磊.无线传感器网络节能路由协议的研究[D].东北大学,信号与信息处理,2010,硕士.
[50]崔涛.两种具有特殊性质的代理签名方案研究[D].山东师范大学,计算机应用技术,2013,硕士.