轉(zhuǎn)子永磁型磁通切換（rotor permanent magnet-flux switching,簡稱RPM-FS）電機是一種由傳統(tǒng)定子永磁型磁通切換電機（stator permanent magnet-flux switching,簡稱SPM-FS）發(fā)展而來的新型結(jié)構(gòu)磁通切換電機,具有高功率（轉(zhuǎn)矩）密度、高效率、低轉(zhuǎn)矩脈動等優(yōu)點,在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。本文以該新型RPM-FS電機為研究對象,基于磁場調(diào)制原理揭示了該類電機的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機理,進而提出了RPM-FS電機的分析方法,建立了該電機數(shù)學模型與設(shè)計理論,并通過與SPM-FS電機的電磁特性比較,總結(jié)了其優(yōu)點與不足。最后,試制RPM-FS樣機,實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性,為該電機的進一步深入研究與發(fā)展應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。論文的主要創(chuàng)新點與研究內(nèi)容包括如下幾個方面:1.提出RPM-FS電機結(jié)構(gòu),揭示了其“磁通切換”原理,建立有限元模型完成了靜態(tài)特性的準確計算。首先針對SPM-FS電機的缺點,提出了RPM-FS電機的拓撲結(jié)構(gòu),揭示了該電機亦遵循磁通切換原理,且繼承了SPM-FS電機的繞組“一致性”與“互補性”。基于RPM-... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

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集中式電機驅(qū)動系統(tǒng)

東南大學博士學位論文2圖1-2特斯拉ModelS驅(qū)動系統(tǒng)§1.1.2.分布式輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)分布式輪轂驅(qū)動（圖1-3），其顯著結(jié)構(gòu)特征是將多個驅(qū)動電機分散安裝到車輪，并將驅(qū)動、傳動、制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，省略了離合器、變速器、傳動軸、差速器、分動器等機械傳動總成，在顯著減小車輛的簧載質(zhì)量、縮短機械傳遞鏈和提高傳動效率的同時，能大大簡化電動汽車底盤結(jié)構(gòu)[13]-[15]。在分布式輪轂驅(qū)動系統(tǒng)中，根據(jù)車輛的不同驅(qū)動要求，可靈活采用“前輪驅(qū)動”、“后輪驅(qū)動”以及“四輪獨立驅(qū)動”等多種模式。英國的ProteanElectric以及加拿大的TM4公司等著名輪轂電機制造廠商常年來致力于輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)的研發(fā)，并已開發(fā)出多款具有高轉(zhuǎn)矩密度、高集成度的輪轂電機產(chǎn)品，如圖1-4所示[16],[17]。就國內(nèi)而言，近年來，一汽集團、上汽集團、廣汽集團、奇瑞汽車以及比亞迪等公司都在研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的輪轂驅(qū)動電動汽車。整車控制器電動機能量管理系統(tǒng)能量源電機驅(qū)動輪轂電機電機驅(qū)動輪轂電機電機驅(qū)動輪轂電機電機驅(qū)動輪轂電機圖1-3分布式輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)

第1章緒論3(a)(b)圖1-4英國Protean輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)(a)驅(qū)動系統(tǒng)(b)輪轂電機拓撲§1.1.3.電動汽車驅(qū)動電機電機驅(qū)動系統(tǒng)，作為集中式電動汽車的關(guān)鍵核心部件，其性能的優(yōu)劣，是衡量該類電動汽車是否具備優(yōu)良動力性能和操控靈活性的關(guān)鍵因素之一。從20世紀開始，世界各大知名汽車公司便競相開發(fā)出概念電動汽車，電機驅(qū)動系統(tǒng)在電動汽車應(yīng)用也隨之得到了廣泛的探索和研究。著名的汽車公司，如豐田、本田、福特、大眾以及寶馬等均已經(jīng)開發(fā)出多款具有高馬力、高續(xù)航里程的電動汽車產(chǎn)品。相應(yīng)的，電動汽車用電機驅(qū)動系統(tǒng)也向著高轉(zhuǎn)矩密度、高集成度以及高效率的方向發(fā)展[18]-[20]。近年來，電動汽車用驅(qū)動電機多采用傳統(tǒng)內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子永磁型無刷（InteriorPermanentMagnet，IPM）電機，例如寶馬i3[21]、豐田Prius[22],[23]等驅(qū)動電機，其拓撲結(jié)構(gòu)如圖1-5和圖1-6所示，電樞繞組采用傳統(tǒng)分布式繞組，永磁體采用內(nèi)置V型結(jié)構(gòu)，通過改變永磁體排布方式（圖1-5）或優(yōu)化轉(zhuǎn)子極弧形狀（圖1-6）改善反電勢正弦特性，進而獲得較好的轉(zhuǎn)矩輸出能力。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，雖然傳統(tǒng)IPM電機具有高轉(zhuǎn)矩密度、高效率的優(yōu)勢，但在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用中存在如下技術(shù)瓶頸[24]-[26]：（1）電樞磁場與永磁磁場相互耦合較大，永磁體退磁風險較高；（2）永磁體位于轉(zhuǎn)子，在電機高速運行中需要考慮導磁橋的機械強度；（3）采用分布式繞組，繞組端部較長，增加銅耗，影響電機效率。(a)(b)圖1-5寶馬i3電動汽車驅(qū)動電機(a)定子結(jié)構(gòu)(b)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電動汽車多電機獨立驅(qū)動技術(shù)研究綜述[J]. 張多,劉國海,趙文祥,繆鵬虎,葉浩.  汽車技術(shù). 2015(10)
[2]新型磁通切換型雙凸極永磁電機的靜態(tài)特性研究[J]. 花為,程明,D．Howe.  中國電機工程學報. 2006(13)
[3]稀土永磁電機發(fā)展綜述[J]. 唐任遠.  電氣技術(shù). 2005(04)

博士論文
[1]雙定子無刷雙饋電機設(shè)計與驅(qū)動控制[D]. 韓鵬.東南大學 2017



本文編號：3442490