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8米纯电动公交车驱动电机结构优化设计

主题:公交车 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-02-02

简介:本文是结构优化设计和电机方面有关专科毕业论文范文和公交车相关自考开题报告范文.

结构优化设计和电机论文范文

公交车论文

目录

  1. 1.电机的参数要求
  2. 2.电机结构优化概述
  3. 2.电机结构优化特点
  4. 2、1 带轴套的转子结构
  5. 2、2 拉伸机壳
  6. 2、3 前置出线盒结构
  7. 2、4 联轴器与轴采用胀套连接
  8. 3.试验结果
  9. 4.结束语
  10. 5、参考文献

摘 要:针对8米纯电动公交车驱动用永磁同步电机(以下简称电机)进行结构优化与设计,主要从電机体积、重量、散热性、节约成本等方面进行了说明和论述.通过分析及实验结果表明结构优化后的电机更能满足车辆使用要求,高效工作区范围广,更加轻量化,经济性更好.

关键词:8米纯电动公交车 驱动电机 结构 轻量化

0 前言

新能源纯电动汽车行业近几年来发展迅速,尤其纯电动公交车的市场需求不断增大.电动汽车以其噪声小、零排放等优点成为现代交通工具和清洁汽车技术的最佳解决方案,纯电动公交车驱动电机为整车驱动系统中的核心部件[1].目前,纯电动公交车的驱动电机主要为稀土永磁同步电机,对电机的要求,正向着轻量化、高效、经济性好的方向发展.公交车为了乘客上下方便,更倾向于一级踏步设计,要求电机外径越小越好.

本文针对8米纯电动公交车驱动电机的结构进行优化设计,以满足电机结构紧凑、体积小、重量轻、成本低等要求,更能适应新能源公交车的需求.

1.电机的参数要求

8米纯电动公交车驱动电机结构相关技术参数要求如表1所示.

2.电机结构优化概述

目前此款8米纯电动公交车所用驱动电机为定子外径Ф365mm的永磁同步电机(以下简称365电机),其结构简图如图1所示.经过电磁性能优化及结构优化与改进,将365电机改进为结构更加紧凑的定子外径为Ф325mm的永磁同步电机(以下简称325电机),其结构简图如图2所示.

改进前后的电机结构主要对比点见表2.

2.电机结构优化特点

此次电机结构优化,主要特点为减小电机外径、轻量化、易加工、节约成本、节约安装空间等特点,下面针对结构优化内容进行说明.

2、1 带轴套的转子结构

在电机轴上安装轴套,用轴套支撑转子铁心,轴套为空心结构,能有效减重,并节约硅钢片材料.若无轴套,转子铁心直接安装在轴上,转子冲片内径为Ф75mm,使用轴套后,转子冲片内径为Ф148mm,单片转子冲片节约材料面积12779mm2,进而有效节约成本.同时,此结构的设计可有效减轻转子整体重量,365电机转子整体重量为63kg,改进后的325电机转子重量为46kg,减重g.

对改动后的电机轴系进行了校核,此电机轴与轴套采用20CrMnTi材料(屈服强度835Mpa),如图3所示,为电机运行最大扭矩状态(1600nm,955rpm)校核结果,如图4所示,为电机运行最大转速状态(510nm,3000rpm)校核结果,仿真结果显示,此结构在电机运行最大扭矩状态时所受力最大,此时安全系数为2.3,可满足使用要求.

2、2 拉伸机壳

电动公交车电机机壳,目前大部分采用铸造铝合金机壳,水道为螺旋水道.铸造的加工方法成本较高,需要使用铸造模具,而且,同一款电机,在不改变定子外径的前提下,如需改变功率,需改变定子长度,改变机壳长度,铸造机壳即需要重新设计模具,造成成本浪费.

此次改进后的325电机,采用拉伸挤出机壳,冷却水道为折返型,此机壳可任意选取长度,无需重复设计模具,节约成本,且较相同尺寸铸造机壳重量轻.

图5为对此拉伸机壳的三维模型(水道未封堵示意图),365电机机壳重量25Kg,325电机机壳重量16kg,减重9kg,机壳外径较365电机减小45mm,更能节省安装空间,满足公交车一级踏步登车要求.

2、3 前置出线盒结构

改进后的325电机出线盒在前端,与轴伸共用轴向空间,能有效减小电机长度,结构更加紧凑,同时,此接线盒的设计可满足电机三相动力线缆轴向、径向两个方向出线的要求,对不同的使用环境适应能力更强,节约成本,无需重复设计接线盒.此外,对轴向出线的线缆,设计了卡箍结构进行固定和保护,避免在使用过程中电缆根部发生损坏等现象.

2、4 联轴器与轴采用胀套连接

此电机结构的改进,还将365电机前端联轴器与轴的花键连接方式改为胀套连接,此连接方式的优点为,电机轴与联轴器均不需要加工花键结构,加工难度大大降低,加工精度更容易保证.胀套为国标标准件,可节约成本,缩短生产周期,安装方便且使用可靠.

除以上结构特点外,减小了定子外径,有效减小定子重量,365电机定子重量76kg,325电机定子重量63kg,有效减重13kg.

此电机前后端盖与机壳之间采用止口过度配合,安装时涂密封胶密封.接线盒盖与接线盒、旋变室盖板与后端盖之间采用O型密封圈密封,三相电机动力出线线缆采用电缆专用防水屏蔽接头密封与屏蔽,电机整体结构达到IP67要求.

3.试验结果

将改进的325电机进行性能测试,电机绝缘等级为H级,绕组温升按H级考核,电阻法允许温升125℃,测得额定点温升48℃,峰值点温升94℃,额定点和峰值点温升有较大的余量.滚动轴承允许温升为55℃,测得轴伸端轴承温升47℃,非轴伸端轴承温升46℃,也有较大余量.此结果说明所用机壳水冷散热水道方案是可行的.

测得电机噪声声压级78dB,标准要求小于100db,高于标准,符合要求.

改进后的电机重量151Kg,较结构改进之前整体减重22%,结构尺寸及重量在需求范围内,且结构更加紧凑.通过优化,成本节约16%.

325电机效率Map图如图6所示,可见,其高效工作区范围广,此电机结构改进方案是可行的.

4.结束语

本文主要对8米纯电动公交车驱动电机进行结构优化设计研究,从各结构优化特点及内容、仿真验算、实验结果等方面进行验证,证明该电机的结构优化可使同性能电机达到体积小、重量轻、噪音低、高效工作区广、节约成本等目的,可更好地满足8米纯电动公交车的驱动需求,为公交车驱动电机的开发积累了宝贵经验.

5、参考文献

[1] 赵立峰,李云清.纯电动大客车动力传动系统的研究[J].汽车工程,2013128.

总结:此文点评:该文是关于结构优化设计和电机相关专业的经典范文,可作为公交车方面的大学硕士与本科毕业论文写作参考和结构优化设计和电机论文开题报告和职称论文论文写作参考文献.

公交车引用文献:

[1] 结构优化设计和机械硕士学位毕业论文范文 结构优化设计和机械类电大毕业论文范文2万字
[2] 结构优化设计在职研究生论文范文 结构优化设计毕业论文怎么写3000字
[3] 结构优化设计和数控机床专科毕业论文范文 关于结构优化设计和数控机床相关论文怎么写10000字
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