電動(dòng)汽車用復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的電磁和溫升問(wèn)題研究.pdf

1、隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展,混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注,其中混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車以其良好的動(dòng)力和節(jié)油性能逐漸成為人們的研究熱點(diǎn)。但混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)廣泛使用的行星齒輪存在加工成本高、傳動(dòng)損耗、需要定期潤(rùn)滑維護(hù)和噪聲振動(dòng)等問(wèn)題。本文研究的復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)(Compound-Structure Permanent-Magnet Synchronous Machine, CS-PMSM)在實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)功能的同時(shí)大大簡(jiǎn)化混合動(dòng)

2、力系統(tǒng)結(jié)構(gòu),是一種替代行星齒輪實(shí)現(xiàn)動(dòng)力分配的新型電控?zé)o級(jí)變速方案。本文對(duì)該類電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案對(duì)比、磁解耦設(shè)計(jì)、冷卻測(cè)溫及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)等方面問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。
　　通過(guò)研究復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)在混合動(dòng)力系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)、雙轉(zhuǎn)子電機(jī)和定子電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率關(guān)系,確定了最佳的能量變換方式。同時(shí)對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的六種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案在轉(zhuǎn)矩密度、加工工藝性、散熱能力和磁耦合等方面進(jìn)行分析對(duì)比,從全方位對(duì)各種方案給出評(píng)價(jià)。提出復(fù)合結(jié)構(gòu)永

3、磁同步電機(jī)在混合動(dòng)力系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)的選擇原則,為復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)總體方案的確定提供參考。
　　研究了復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則?？紤]到徑向-徑向磁通電機(jī)在磁耦合和發(fā)熱等問(wèn)題上最為突出,而其加工工藝性和實(shí)用性最好,因此選擇徑向-徑向磁通電機(jī)進(jìn)行研究。參考豐田 Prius系統(tǒng)的電機(jī)指標(biāo)確定了復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的技術(shù)指標(biāo)并進(jìn)行了該電機(jī)磁系統(tǒng)的設(shè)計(jì),研究了當(dāng)兩電機(jī)功率等級(jí)相差較大、內(nèi)外兩層永磁體厚度也相差較大時(shí),為實(shí)現(xiàn)磁解耦

4、設(shè)計(jì),永磁體和外轉(zhuǎn)子軛厚的匹配規(guī)律;并研究電樞反應(yīng)對(duì)磁解耦設(shè)計(jì)的影響,為復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重要借鑒。
　　對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)溫升及其精確測(cè)量方法進(jìn)行研究?？紤]到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方便,以所研制樣機(jī)為分析對(duì)象,對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的溫升問(wèn)題進(jìn)行了研究。建立電機(jī)的溫度場(chǎng)有限元分析模型,使用Fluent軟件對(duì)不同冷卻條件下電機(jī)內(nèi)部溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算,得出該種電機(jī)的溫升規(guī)律和冷卻系統(tǒng)選擇原則。為保證電機(jī)的實(shí)時(shí)安全運(yùn)行,研究

5、了可精確監(jiān)測(cè)電機(jī)內(nèi)多點(diǎn)工作溫度的溫度檢測(cè)系統(tǒng),解決了測(cè)溫過(guò)程中傳感器引線電阻、電路元件誤差及電磁干擾等因素引起的測(cè)量誤差問(wèn)題,研制了實(shí)際測(cè)溫電路。為電機(jī)冷卻系統(tǒng)的選擇及電機(jī)的安全可靠運(yùn)行提供了方法和依據(jù)。
　　研制了樣機(jī),進(jìn)行了電機(jī)的電磁、溫升及系統(tǒng)測(cè)試?？紤]到實(shí)驗(yàn)室測(cè)試條件的限制,研制了小功率實(shí)驗(yàn)樣機(jī),對(duì)樣機(jī)的反電勢(shì)、轉(zhuǎn)矩-電流曲線、效率和溫升情況進(jìn)行了測(cè)試,并與理論計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比,測(cè)試和計(jì)算結(jié)果具有很好的一致性。用所研制的樣