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。     

新型抽油机用盘式永磁电机的磁场与力特性

为了提高传统游梁式抽油机的效率并简化系统结构,提出了用盘式永磁电机直接替代原系统的三相感应电机及减速机构,新系统采用背靠背双盘式永磁电机直接驱动连杆.考虑盘式永磁电机磁场分布的特点,采用三维有限元方法分析了该电机一对极下气隙中的磁通密度,计算了空载电动势、转矩与轴向吸力,其中电机转矩和空载电动势与样机实验值相吻合,证明了三维有限元分析的结果比传统设计方法更准确.研究表明,盘式永磁电机驱动的新型抽油机结构简单,效率高,并能够在低速时提供大转矩,有利于抽油机的起动.     

电动汽车驱动用内置式永磁同步电机设计与实验研究

针对电动汽车驱动电机既要满足低速区大转矩输出,同时又要满足高速恒功率区宽弱磁调速范围的特殊需求,提出采用V型转子磁路结构的内置式永磁同步电机作为驱动电机;通过对影响这种结构电机运行特性的主要参数理论分析表明:提高内置式永磁同步电机交轴电感Lq参数值,不仅有利于提高电机恒功区弱磁扩速范围,而且同时也满足低速区的大转矩输出要求。同时,采用这种结构设计了30 kw电动汽车驱动用内置式永磁同步电机,结合有限元对样机主要性能进行了电磁场计算;并对样机进行了参数实验、空载实验、负载实验。通过对比分析,样机实验测试结果与设计计算值、电磁场仿真计算结果相吻合,表明所研究V型内置式永磁同步电机结构及提高电机交轴电感Lq参数的设计方法是一种能够满足电动汽车驱动电机输出特性需求的有效方法。     

稀土永磁电机正进入大发展的新时期

稀土永磁电机作为节能减排、绿色能源及信息化等领域的发展焦点已成为众人研究的对象.针对永磁风力发电机、超高效永磁同步电动机、交流永磁伺服电动机和特种永磁电机等已研究电机进行介绍和分析,列出各自的特点及适用场合,给出其与传统电机的性能对比结果.由于用户对电机性能的要求日益增高,电机结构日益新颖多样,因此,增加了设计及研究的复杂性.通过多耦合系统、多学科知识的整合,永磁电机的性能得到了进一步的优化,并且将会得到更大的发展.     

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。     

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。     

轴向磁场无铁心永磁电机的永磁体结构优化及其涡流损耗削弱

对轴向磁场无铁心永磁电机的永磁体的尺寸进行优化,以提高转矩密度。首先,利用MAXWELL建模分析,对电机永磁体的利用进行优化。通过计算分析,结果显示电机在永磁体弧度为21.4°,厚度为9 mm时,单位体积所能产生的平均电磁转矩取得最大值115 N·m;其次,采用对电机永磁体分块的方法,降低永磁体涡流损耗,并确定出永磁体分为3块效果最佳;最后,为了降低转子涡流损耗,利用分此外采用电镀方式改进了铜屏蔽层的局限性,更大幅度降低了电机转子涡流损耗。     

双激励下轮毂电机悬置构型对电动车平顺性的影响

为解决轮毂电机引入电动汽车使车辆垂向负效应加剧的问题,研究路面激励和电机垂向激励耦合下轮毂电机悬置构型对车辆垂向性能的影响. 综合分析国内外电动汽车构型影响规律,比较两种分别以电机定子和电机整体悬置作为动态吸振器车辆构型的平顺性,搭建双重激励计算模型选择优选方案,以车辆平顺性指标均方根值最小为优化目标,应用NSGA-Ⅱ算法对优选方案中动态吸振器的橡胶衬套刚度和阻尼进行优化设计,得到满足要求的构型和匹配参数,并对优化后的车辆构型进行仿真验证. 研究结果表明:两种悬置方案都缓和了由于轮毂电机引入带来的负面效应,而对择优选出的电机整体悬置方案优化后可使车身加速度降低38.53%,轮胎动载荷下降7.94%. 仿真结果证明,针对路面和电机双重激励提出的优化构型及参数,改善了轮毂电机驱动电动汽车的垂向负效应,提高了车辆平顺性和安全性.     

车用永磁同步电机MT坐标系下DTC控制

针对直接转矩驱动技术在电动汽车动力系统应用中存在的低速转矩脉动和该动力系统对恒功率调速范围要求较高的问题,提出了一种新型永磁同步电机MT坐标系下直接转矩控制系统.该系统工作在与定子磁链同步旋转的参考坐标系中,采用改进式MTPA控制实现参考磁链的计算,利用定子磁链控制器所产生的磁链误差积分实现磁链估算.采用不同的电压矢量对逆变器的电压饱和所产生的磁链估算误差进行补偿,从而提高磁链估算精度.仿真结果表明,该系统有效减小了低速转矩脉动,拓宽了调速范围.     

电动汽车用永磁游标电机的设计与研究

提出具有低速大转矩特性的电动汽车用转子双边永磁型游标电机,结构上采用双定子、中间转子形式.内、外定子设计有能够完成磁通调制作用的调磁齿,转子磁极直接面向两侧气隙,实现了磁场内、外侧的双重调制,增强了电机转矩的输出能力.阐述了该电机的工作原理、说明了设计方法,给出电机设计参数及结构、装配示意图,以转矩的最大输出为目标,对内、外定子调磁齿周向宽度、径向高度及极弧系数等对电机性能有较大影响的结构参数进行优化研究,建立该电机的二维有限元模型,对该电机的电磁性能进行仿真分析,计算结果验证了理论分析的正确性.     

线控四轮独立驱动轮毂电机电动车集成控制

从提高车辆操纵稳定性的角度,基于模型预测控制理论对线控四轮独立驱动轮毂电机电动车进行主动转向(AFS)、直接横摆力矩(DYC)和主动悬架(AS)的集成控制研究。采用分层集成控制结构,设计了模型预测控制器。研究了驱动力矩控制分配规则和AS控制方法,实现了AFS/DYC的水平集成控制和AFS/DYC/AS的全局集成控制,并通过仿真实验对算法进行了验证。仿真结果表明:集成控制算法能够实现车辆有效跟踪期望值,提高车辆极限工况的稳定性和主动安全性。     

异步起动永磁同步电动机的负载性能

以1台18.5 kW,6极切向式三相异步起动永磁同步电动机为例,建立永磁电动机负载磁场的数学模型,给出求解域和假定条件下的有限元方程,采用内外双迭代有限元法求解负载电磁场,更准确地计算负载转矩和负载电流,分析了隔磁磁桥尺寸变化和永磁体尺寸变化对负载参数的影响.     

横向磁通永磁电机的三维电磁场分析

横向磁通永磁电机转矩密度远高于普通结构电机，但结构较复杂，内部磁场呈三维分布.为弄清横向磁通电机内部磁场的分布及优化设计规律，需采用三维有限元的分析方法.通过采用ANSYS软件进行分析，并用ANSYS的APDL语言进行二次开发编程，对一种三相分布在同一个圆周上的永磁体内置式横向磁通永磁电机进行了三维电磁场分析，对该电机不符合周期条件的三维电磁场求解区域在工程设计允许范围内进行了简化处理，在电磁场分析计算的基础上，给出了电机参数计算方法，并给出了在此基础上的数学模型，对横向磁通永磁电机的空载及负载电磁场进行了计算，给出了空载反电动势和电抗的计算方法, 最后，通过与样机测试结果的对照研究，验证和完善分析方法.     

永磁同步电动机启动与牵入性能研究

永磁同步电动机从异步启动到牵入同步过程是一个非常复杂的机电瞬变过程。在设计电机参数时，如何使电机的启动性能、牵入性能以及稳态性能达到协调统一是一个不容忽视的问题。基于ｄｑ０坐标系统，对永磁同步电动机的启动过程进行了数字仿真，介绍了牵入同步判据，研究了电源电压、励磁电势以及电机参数对启动性能和牵入性能的影响，并应用所得结论对一台７．５ＫＷ永磁同步电动机的设计作了改进。仿真及实验结果表明，改进后的永磁同步电动机整体性能有所改善。     

永磁同步电动机气隙磁场分析

永磁同步电动机设计计算的关键是其铁耗的计算,铁耗计算的基础是对该种电动机永磁磁密的分布规律有一个正确的认识。本文采用解析方法和电磁场的数值计算方法对永磁同步电动机的气隙磁场进行分析,并与感应电机进行对比研究,以获得该种电动机气隙磁密的规律性的认识,为永磁同步电动机的铁耗计算做准备。     

内置式永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

为抑制永磁同步电机齿槽转矩,减少电机振动与噪声,提出一种定子齿顶开辅助槽与转子外圆偏心的结构来抑制齿槽转矩,提升电机的输出性能.首先建立了定子齿顶开槽前后与主气隙分布函数解析式,分析定子开槽与电机主磁场分布及齿槽转矩的关系,同时分析了转子外圆偏心后对齿槽转矩的影响.以内置3相8极48槽V型永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿顶辅助槽个数、槽宽、槽深、槽位置以及转子外圆偏心距等参数进行优化对比分析,获得最优的参数匹配.结果表明：定子齿顶双矩形对称开槽以及转子外圆偏心的方式能有效改善主气隙磁场分布,抑制电机齿槽转矩,优化后的电机气隙磁密5、11、15、17谐波幅值下降明显,电机齿槽转矩峰值降低了59.6%,反电势波形正弦性增强,平均转矩提升,电机输出性能明显改善.