哈爾濱工業(yè)大學(xué)-新能源汽車用新型電機(jī)系統(tǒng)的研究

12e復(fù)合結(jié)構(gòu)電機(jī)n>取代Prius中行星齒輪、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的混合動力方案>提供純電氣的動力分配和無級變速傳動方案345傳動器無刷復(fù)合無刷復(fù)合端口電機(jī)無刷饋電無刷饋電爪極無刷復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)78定子-1定子-1調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子-1永磁轉(zhuǎn)子調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子-2定子-2>!重點(diǎn)研究了四種復(fù)合結(jié)構(gòu)無刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)方案，解決了早期方案中存在的內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組嚴(yán)重發(fā)熱、電刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)可靠性差、旋轉(zhuǎn)繞組動平衡難以保證等瓶頸問題。導(dǎo)磁塊導(dǎo)磁塊非導(dǎo)磁塊水磁轉(zhuǎn)子外氣隙水磁轉(zhuǎn)子內(nèi)氣隙9橫向磁通式無刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)橫向磁通式無刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)無刷爪極雙轉(zhuǎn)子電機(jī)針對車用電機(jī)的性能要求和磁場調(diào)制原理的特殊性，通過對導(dǎo)磁塊和永磁體最佳尺寸配比、極對數(shù)匹配規(guī)律、繞組排布方式等關(guān)鍵參數(shù)匹配規(guī)律的研究，形成了MFM-BDRM高功率密度和低轉(zhuǎn)矩波動的設(shè)計(jì)方法?；旌蟿恿ο到y(tǒng)>額定參數(shù)設(shè)計(jì)原則特征參數(shù)設(shè)計(jì)原則車用電機(jī)的電磁性能要求磁場調(diào)制原理>最大輸出轉(zhuǎn)矩>較正弦的反電勢波形較低的轉(zhuǎn)矩波動如何提高基波磁場幅值降低諧波磁場影響專門的電機(jī)設(shè)計(jì)方法磁場諧波多內(nèi)功率因數(shù)角()上內(nèi)功率因數(shù)角()…極對數(shù)配比的影響端部漏抗槽口對功率因數(shù)槽口對功率因數(shù)【內(nèi)功率因數(shù)角影響】e字效電和轉(zhuǎn)如1面e字效電和轉(zhuǎn)如1面從永磁體排布方式、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選取三個(gè)方面入手，解決了MFM-BDRM的諧波損耗大和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度低的問題?！綧FM-BDRM】永碰調(diào)制環(huán)樣機(jī)【BCDRM】樣機(jī)【TF-BDRM】鐵心沖片【AMFM-BDRM】單側(cè)永碰轉(zhuǎn)子連接塊端蓋*【實(shí)驗(yàn)測試平臺】【磁場調(diào)制式無刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)測試】調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1000r/min發(fā)電狀態(tài)電動狀態(tài)o目前能夠測試工況下(非額定工況)測試的最高效率為85.5%時(shí)間(%口傳統(tǒng)三相電機(jī)對自身故障針對多相電機(jī)容錯(cuò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的諧波大、影響效率和溫升的問題，提出了單雙層混合式和不等匝分?jǐn)?shù)槽集中繞組方案D相c相容礎(chǔ)結(jié)線為)容礎(chǔ)結(jié)線為)提出了24槽14極雙三相差105度的少諧波繞組六相電機(jī)方案，將危害最大的伴生諧波5次諧波完全消去，降低了轉(zhuǎn)矩波動，提高了電機(jī)效率。通過調(diào)整繞組空間排布位置和通電方式，可抑制甚至完全抵消危害較大的空間諧波。與同等尺寸的12槽14極雙三相差30度方案和12槽14極三相電機(jī)對比：轉(zhuǎn)矩(Nm)轉(zhuǎn)矩(Nm)針對多相容錯(cuò)電機(jī)普遍靠犧牲平均轉(zhuǎn)矩來降低轉(zhuǎn)矩波動的問題，提出了平均轉(zhuǎn)矩，并可實(shí)現(xiàn)對更多故障模式的容錯(cuò)控制。a)一相開路b)相鄰兩相開路一相開路故障兩相開路故障三相開路故障轉(zhuǎn)矩(Nm)轉(zhuǎn)矩波動(%)轉(zhuǎn)矩(Nm)轉(zhuǎn)矩波動(%)轉(zhuǎn)矩(Nm)轉(zhuǎn)矩波動(%)傳統(tǒng)方法圓形磁場法針對各種開路故障，給出了針對各種開路故障，給出了完整的容錯(cuò)控制策略和故障狀態(tài)下所能提供的&&的電流、銅損等分布規(guī)律，并提出一種基于新型探測線圈的短路故障檢測短路開始位置a)支路1正常部分繞組的電流短路開始位置短略開始位置NFV-SVPWMNFV.NFV-SVPWMNFV.SVPWM針對故障狀態(tài)各相電流不對稱的問題，提出了基于五相六橋臂拓?fù)涞南噜廚FV-SVPWMHarmoniearderofphaseE四相軸向磁場非晶樣機(jī)六相內(nèi)轉(zhuǎn)子樣機(jī)五相外轉(zhuǎn)子樣機(jī)六相外轉(zhuǎn)子電機(jī)上位機(jī)調(diào)試軟件六相全橋逆變器轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀研究背景口由自由活塞發(fā)動機(jī)和直線發(fā)電機(jī)組成的自由活塞能量轉(zhuǎn)換器具有結(jié)構(gòu)緊湊、高效率的優(yōu)勢，在新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力；口直線發(fā)電機(jī)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。>>針對橫向磁通電機(jī)縱向漏磁大的問題，提出并研究了一種錯(cuò)齒型橫向磁通圓筒型直線電機(jī)，漏磁系數(shù)可以降低40%。ANon-magnetieringsNon-magnetierings⑧◎⑧PMsTranslatorPMsTranslator 函數(shù)預(yù)測法->削減齒頂厚度方案功率因數(shù)更高；>削減齒頂厚度方案在實(shí)際>削減齒頂厚度方案功率因數(shù)更高；>削減齒頂厚度方案在實(shí)際加工過程工藝性更好。>>通過削減齒頂厚度或削減齒頂寬度的方法對電機(jī)的效率和推力密度設(shè)計(jì)方案對比定子鐵心軸向長度(mm)定子鐵心軸向長推力推力反電勢反電勢槽滿率槽滿率創(chuàng)麗槽滿率槽滿率電動升降平臺電動升降平臺空載實(shí)驗(yàn)電動實(shí)驗(yàn)定位力測試發(fā)電實(shí)驗(yàn)口問題2:受稀土材料影響而導(dǎo)致價(jià)格波動大方案>組合磁極式永磁同步電機(jī)：同時(shí)使用釹鐵硼與鐵氧體兩種特性互方案>新型鈰鐵硼永磁體電機(jī)：采用價(jià)格低于釹鐵硼，性能優(yōu)于鋁鎳鈷的鈰鐵硼材料。>>提出了多種組合磁極式永磁電機(jī)方案，研究了組合磁極電機(jī)正弦氣隙磁場口組合磁極式永磁同步電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表貼式表貼式口組合磁極改善氣隙磁密正弦度的原理經(jīng)線性疊加可得組合磁極的合成氣隙磁密，形狀為階梯狀。保持永磁體厚度一定，結(jié)合不同永磁材料的剩磁，改變兩種磁極材料配>>研究了組合磁極永磁電機(jī)中的磁阻轉(zhuǎn)矩和永磁轉(zhuǎn)矩的最佳匹配規(guī)律，提出電磁轉(zhuǎn)矩解析分析磁極及磁橋優(yōu)化(÷)(÷)(考慮交叉耦合)joLl性能對比磁股長度電機(jī)性能參數(shù)空載反電動勢基波幅值(V)空載氣隙磁密基波幅值(T)空載氣障磁密THD(%)齒槽轉(zhuǎn)矩幅值(N-m)平均電碰轉(zhuǎn)矩(N-m)轉(zhuǎn)矩波動(%)空載反電動勢基波幅值(V)稀土材料使用量(mm3)研究了組合磁極電機(jī)在不同工況負(fù)載下的研究了組合磁極電機(jī)在不同工況負(fù)載下的退磁規(guī)律，提出了提高傳統(tǒng)永磁EBEGD>組合磁極中鐵氧體的加入有助于提升電機(jī)在高溫下的抗局部退磁能力。>組合磁極和傳統(tǒng)磁極的退磁風(fēng)險(xiǎn)都達(dá)到最大時(shí)，組合磁極的退磁區(qū)域小于傳統(tǒng)磁極。退磁對磁極參數(shù)的約束分界線方程線性約束條件Length+0.22541×Theta>>提出了多層內(nèi)置式電機(jī)的空載d、q軸磁路模型，優(yōu)化了永磁體和磁障尺寸，校核了轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度。F.*216.62MPa,滿足針對可調(diào)磁通電機(jī)永磁體磁化狀態(tài)會不斷變換工針對可調(diào)磁通電機(jī)永磁體磁化狀態(tài)會不斷變換工作點(diǎn)的特點(diǎn)，建立了基于辨識過程：數(shù)據(jù)預(yù)處理→參數(shù)優(yōu)化→訓(xùn)練模型→數(shù)據(jù)辨識8=會得到的辨識回轉(zhuǎn)曲線的均方誤時(shí)間均小于40s,每一次參數(shù)辨【測試儀、控制器及實(shí)驗(yàn)臺架】【測試儀、控制器及實(shí)驗(yàn)臺架】’(’所提出的轉(zhuǎn)子磁