车用扁线电机绕组损耗分析与冷却方法设计

车用扁线电机具有体积小、质量轻、功率密度高的特点,但随着车用电机向高速化发展,扁线电机的交流损耗变大,其温升特点不同于传统圆线电机,需要设计与之相适应的冷却方法.首先建立新能源汽车用高速扁线永磁同步电机的二维有限元模型,分析WLTC-3工况下扁线导体的尺寸、层数以及并联支路数对电机交流损耗的影响规律,获得最优的导体尺寸和绕组连接方式.然后在损耗分析的基础上,根据电机的温度场分布,设计了电机槽内油冷的最佳冷却方法,降低了温升,提高了电机运行的可靠性.     

四驱轮毂电机电动汽车的结构参数化设计

在Pro/E环境下,进行了某四驱轮毂电机电动汽车的结构参数化设计,主要包括承载式车身和底盘系统结构的设计。在设计过程中,有效利用了Pro/E软件强大的三维参数化功能,对车架、转向系统、轮毂电机、踏板传感器、仪表盘、逆变器、蓄电池和驱动器等零部件进行了设计并建立了它们之间的参数关系,最后在组件环境下将各零件进行装配,完成了四驱轮毂电机电动汽车结构的设计,样车试制结果和效果表明,采用三维参数化设计技术大大缩减了电动汽车的设计周期。     

基于Tabu算法的轮毂式永磁电机优化研究

以永磁电动机的永磁材料用量为优化设计目标，把改进的禁忌搜索算法（tabu search algorithm）与电磁场逆问题分析法相结合，对一台轮毂式永磁无刷电动机实施了优化设计。详细分析了优化设计过程中目标函数和优化变量的确定原则。对于分别选择单目标和多目标函数时得到的不同优化结果进行了对比和讨论。参照样机的设计指标，对优化后的气隙磁通和电磁转矩等主要参数作了检验。优化设计结果表明，在不降低样机电气性能的前提下，优化样机永磁材料的用量可大大减少，从而使得优化后电机的价格、体积和重量都有相应的减小。     

轮毂电机式电动汽车试验台的设计与实验

为轮毂电机驱动的电动汽车设计了一套动力总成试验台架的硬件及软件平台,利用该平台对轮毂电机驱动电动汽车的性能和整车控制策略进行了一系列典型试验。试验结果表明,该台架试验平台能够满足设计要求,为轮毂电机性能和整车控制策略的研究提供试验保证,为将来整车的研发工作奠定了实验基础。     

电传动车辆轮毂电机恒转矩弱磁控制策略

为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究. 为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法. 基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比（MTPA）控制策略,当转速大于基速时,结合轮毂电机的控制需求,提出并设计新颖的恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制方案. 基于90 kW内置式永磁同步电机（IPMSM）开展实验研究. 结果表明,所设计的转矩观测器能够保证较高的观测精度,误差基本小于5 N·m;电机转矩的跟随性能较好,动态误差小于5%;电机能够由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式,严格按照所规划的弱磁路线运行. 在运行过程中,轮毂电机的转矩控制性能良好,转速响应快,能够满足电传动车辆的控制需求.     

双驱轮毂式电机在无人驾驶中的控制与仿真

针对无人驾驶车在直行和转弯过程中轮毂式驱动电机输出转速不协调的问题,将电子差速控制策略引入车辆控制系统中．根据速度矢量对控制系统的影响,设计了以永磁无刷直流电机控制技术为基础的电子差速控制器．该系统以无人驾驶车需要的车速和转弯角度为输入,两后驱电机转速为输出．对驱动电机转速与时间的响应曲线进行了仿真,仿真结果表明此控制器完全能够实现机械差速器的功能,可以实现车辆直线行驶和转弯过程中车轮自由差速．     

电动汽车盘式轮毂永磁电机设计

为了合理地设计盘式轮毂永磁电机,利用盘式永磁电机对电动汽车轮毂进行了研究.在对电动汽车特性要求以及电机结构、材料、特点分析的基础上,选用盘式无铁芯永磁同步电机作为电动汽车轮毂直驱电机.为选择理想的电机参数,通过理论分析的方法对轮毂式电动汽车总体动力性能进行分析计算,讨论了决定轮毂电机选择的电动汽车3项主要性能指标：最高车速、加速时间与最大爬坡度.根据电动汽车的性能要求,最终合理地确定了轮毂电动机的功率、转速与转矩,给定了轮毂电动机的主要参数,为轮毂盘式电机的设计提供了依据.     

基于Simulink的四轮轮毂电机电动汽车仿真模型开发

针对四轮轮毂电机电动汽车控制算法验证需要,基于Matlab／Simulink建立了15自由度四轮轮毅电机电动汽车模型。模型采用模块化设计,给出了动力学模型方程、整车模型框图和各模块建模方法,并通过商用软件Carsim进行模型验证。验证表明：该模型具仃较高精度,可为控制算法改进及验证提供良好平台。     

蒸发冷却电机冷却系统的热力循环分析

为了便于从理论上了解蒸发冷却循环,推动蒸发冷却技术的发展,本文分析了立式和卧式蒸发冷却电机定子内冷系统的热力循环,并在描述动力循环过程的压力-焓图(lgp-h图)和温度-熵图(T-S图)上表示了出来.分析结果认为,立式和卧式定子冷却系统的热力循环过程相似:冷却介质在定子空心导线中的流动过程是吸热降压过程,在冷凝器中为等压放热过程,冷凝后的过冷液体到定子空心导线入口的过程为等熵压缩过程,所以立式和卧式定子内冷系统的热力循环过程可以用相同的压焓图和温熵图表示.最后用已有的实验数据校验后认为热力循环图是符合实际情况的,可以为冷却系统优化设计提供参考.     

汽车轮毂电机的SMC+MTPA控制策略分析

针对轮毂电机使用传统PI控制在负载突变时达到稳定出现抖动的问题,提出轮毂电机控制系统速度环采用滑模控制器(SMC)和最大转矩电流比(MTPA)控制．通过对速度环分别采用比例积分(PI)和输入参考电流为0、PI和MTPA以及SMC和MTPA控制下系统响应情况仿真,得到了不同控制方式下电机定子三相电流、输出电磁转矩、电机转速等工况并进行对比分析．仿真结果表明,与常规PI控制方式相比,采用SMC和MTPA控制能有效提升系统稳定性,降低负载突变状态下系统抖动,减小超调量,同时提升电流的利用率,能较好满足轮毂电机工况要求．     

采用轮毂电机的四轮电动汽车性能分析

电动汽车的推进系统一般由高速低转矩电动机和齿轮箱、变速箱、差速器等部件组成,驱动轮与电动机的间接耦合可以使电动机工作在最大效率点附近。为减少机械部件、减轻重量和增加空间,在推进系统中可以使用轮毂电机代替单台高速低转矩电机。使用轮毂电机的推进系统可以是两轮驱动、四轮驱动或其他驱动方式。然而,轮毂电机在全速度范围内工作时,不能确保电动机一直工作于最大效率点。通过分析四轮驱动轮毂电机的特性,对比城市交通的电动汽车推进系统的效率、重量和成本,得出混合驱动方式性能更好的结论。     

轮毂电机驱动太阳能赛车参数匹配及巡航控制

以世界太阳能汽车挑战赛用汽车为研究对象,根据赛制规则,设计开发了由单一轮毂电机驱动的太阳能电动汽车。首先进行了整车动力总成参数匹配,然后根据太阳能电池板的实时发电功率情况及天气情况,制订了比赛过程中的行驶车速控制策略。最后,对该策略进行Matlab整车仿真,结果表明该控制策略既可以保证汽车在各种条件下完成比赛,而且可以使汽车以最佳车速行驶,减少了功率和时间消耗。     

用轴向磁拉力延长立式电机推力轴承寿命的研究

为解决立式电机轴向负荷长期超载导致轴承严重磨损导致寿命缩短的问题,提出了一种利用异步电机转子被磁化后产生的轴向电磁拉力来抵消轴向载荷的方法,从而达到保护电机轴承、延长电机使用寿命的目的。以200 MW火电机组中凝聚水泵的立式电机为例,分析计算了其在轴向电磁力辅助承担部分轴向负载,推力轴承的寿命变化情况;并进行了实验研究。理论分析和实验结果表明,该方法可以有效地降低轴承磨损,延长其使用寿命。     

卧式蒸发冷却电机冷却系统的设计

卧式大型发电机采用蒸发冷却方式时,矩形线棒中流体的流动形式属于泵强迫循环流动沸腾,从流道的形状、流体的组成、加热的方式及流动的方式等多个方面叙述了卧式蒸发冷却电机矩形线棒内两相流动的特点,以及卧式蒸发冷却电机矩形线棒内两相流动的特殊性,并提出了新观点:仅由出口处气相含量的多少和工作压力来描述两相流动的压力降是不全面的,还应考虑两相流动段的长度,指出:应重视卧式蒸发冷却电机流量与热负荷的匹配问题以及流量与泵匹配的问题,尽快开展这方面的研究.     

永磁直线开关磁链电机温度场分析

为分析电机各个部件在运行时的温升状况,合理选择冷却方式,确保电机稳定运行时各个部件工作在正常温升范围内,计算了等效导热系数、气隙等效导热系数、表面散热系数,建立了PMFSLM有限元模型,分析了该类电机运行过程中的温升特点。研究结果表明:PMFSLM速度越低,温度越高;电机温度稳定时,电枢绕组的温度最高,同时出现自轴线中心位置向两端温度逐渐降低的现象,对于该类电机,长期运行时应采用风冷或水冷等措施以降低温升。     

直驱轮毂电机调速系统的仿真分析与设计

为提高电动汽车的操纵稳定性,直驱轮毂电机需要快速和准确的速度调节,以响应车辆行驶状态需求。在建立电动汽车直驱轮毂电机数学模型的基础上,通过理论分析和系统需求,确定了电机速度环和电流环调节器的控制策略,结合直驱轮毂电机调速系统和线性二自由度电动汽车Matlab/Simulink的仿真模型,以恒速运行车辆在阶跃转向角输入为仿真条件,验证前后轮毂电机的速度控制性能。通过对理论计算和仿真结果的比较,证明前后轮速度控制准确、响应快速,能够满足系统需求,说明电机调速系统良好的跟随性和准确性。     

基于流固耦合的涡轮叶顶喷气冷却特性研究

高温燃气在涡轮动叶叶顶产生的泄漏流不但降低了涡轮效率,更是加剧了叶顶的热负荷. 本文基于实验模型,采用流固耦合的数值计算方法,研究了涡轮凹槽叶顶的间隙流与冷却射流相互作用的流动机理以及顶部喷气冷却对凹槽壁面换热效果的影响,重点分析了吹风比、冷却孔倾斜角、冷却孔进气角以及固体材料导热系数对壁面Nu数的影响. 结果表明: 大吹风比（M=1.5）能有效改善凹槽近压力面一侧肋条及底部的换热,Nu数分布更加均匀;进气角产生的“喷射效应”改变了冷却气流高速区的出口相对位置,当进气角大于0°时,冷却气体能有效阻隔高温流体使壁面Nu数降低;低导热系数材料降低了气流对固体壁面的对流换热,使得壁面的对流换热更加均匀.      

超超临界汽轮机蒸汽冷却技术的数值研究

借助数值模拟技术研究了某汽轮机第一级叶轮蒸汽冷却问题,通过对计算结果的对比分析,确定了对应最佳冷却方式的气动参数,为超超临界汽轮机高、中压转子冷却方案的确定提供了理论依据．     

基于HyperWorks 3MW风电机组轮毂的结构优化

为减轻轮毂质量、降低制造成本,在强度分析基础上,以HyperWorks作为分析平台,结合2种优化方法对轮毂进行结构优化,以优化结果为依据并结合实际设计经验重新建模,将MSC.Patran/Nastran作为分析平台对轮毂进行了极限强度分析.分析结果表明,优化后轮毂的最大应力为125MPa,变形值和应力值均满足设计要求,使得轮毂质量比原来降低了30.74%.基于HyperWorks的结构优化,不但能缩短设计开发周期、减少试验次数、节省设计成本,还能有效地减小模型质量,提高结构性能.