混合動(dòng)力汽車用雙凸極式永磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的研究.pdf

1、隨著混合動(dòng)力汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）的發(fā)展，混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)得到了廣泛關(guān)注，逐漸成為混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。在該系統(tǒng)中，按照完成混合動(dòng)力系統(tǒng)中兩種動(dòng)力源的合成與分配的核心部件的類型分類，混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)主要有采用行星齒輪的機(jī)械式混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)和采用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的電磁式混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)兩大類。前者是目前混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)的主流方案，技術(shù)較為成熟且已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際車型;后者則是利用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)采用

2、電磁耦合的方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞和能量的合成，從而省去行星齒輪等機(jī)械部件，為混合動(dòng)力的能量合成與分配提供了新的解決方案，該系統(tǒng)由于還具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制靈活、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，是目前混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域的又一發(fā)展方向之一。
　　本文針對(duì)電磁式混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)，提出了一種新型雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，即雙凸極式永磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)(Double-Salient Permanent-Magnet Double-Rotor Motor,DSPM-DRM)，進(jìn)行了深入系

3、統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，論文主要研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　　一、針對(duì)HEV應(yīng)用特點(diǎn)，將“雙轉(zhuǎn)子電機(jī)理論”融入定子永磁型電機(jī)，提出了一種具有創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)的雙凸極式永磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)。該電機(jī)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子和兩層氣隙且永磁體內(nèi)置于定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子的特殊結(jié)構(gòu)，通過(guò)有限元法精確計(jì)算了電感參數(shù)、空載反電勢(shì)、氣隙磁密等電機(jī)的關(guān)鍵磁性能參數(shù)，評(píng)估了內(nèi)、外磁場(chǎng)的耦合程度，為建立DSPM-DRM的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)DSPM-DRM的精確控制奠定了理論基礎(chǔ)。

4、>　　二、建立了該類DSPM-DRM的電磁分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般方法。在深入分析雙轉(zhuǎn)子電機(jī)運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上，借鑒定子永磁型電機(jī)的設(shè)計(jì)理論，提出了DSPM-DRM的電機(jī)的功率方程、尺寸方程。為有效提高該類電機(jī)的電磁性能，研究中以“減小輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)”和“提高轉(zhuǎn)矩密度”為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)建立DSPM-DRM的參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，采用遺傳控制算法(Genetic Algorithm，GA)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)、加工制造了一臺(tái)

5、混合度大于50％的小功率實(shí)驗(yàn)原理樣機(jī)。
　　三、基于MATLAB建立了DSPM-DRM系統(tǒng)的仿真模型，提出了雙轉(zhuǎn)子電機(jī)運(yùn)行的基本控制策略。針對(duì)DSPM-DRM在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用特點(diǎn)，仿真分析了在HEV的不同典型工況下DSPM-DRM的多種工作運(yùn)行模式:起動(dòng)運(yùn)行、純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)等，從理論上分析和驗(yàn)證了該類雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的混合動(dòng)力合成的基本原理，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析奠定了理論基礎(chǔ)。
　　四、基于ADVISOR仿真平臺(tái)，通過(guò)深度二

6、次開發(fā)構(gòu)建了基于DSPM-DRM的HEV整車仿真系統(tǒng)模型。選擇在相同的典型循環(huán)測(cè)試工況下，從動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性等方面，詳細(xì)分析了該類雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的性能，并與目前主流的混合動(dòng)力汽車動(dòng)力合成性能進(jìn)行了對(duì)比分析和研究，研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了采用DSPM-DRM的電磁式混合動(dòng)力耦合系統(tǒng)的可行性。
　　五、搭建了基于小功率實(shí)驗(yàn)原理樣機(jī)DSPM-DRM的動(dòng)力混合系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和功能性驗(yàn)證，完成起動(dòng)運(yùn)行、純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、混