混合動(dòng)力車用徑向-徑向磁通復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的研究.pdf

1、在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，采用行星齒輪和兩臺(tái)電機(jī)的混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是目前最為先進(jìn)和成功的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，提供了高性能的電控?zé)o級(jí)變速驅(qū)動(dòng)功能。而省去行星齒輪、將兩臺(tái)電機(jī)集成在一起的方案（我們稱之為復(fù)合結(jié)構(gòu)電機(jī)系統(tǒng)）可以實(shí)現(xiàn)相同的功能，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、控制靈活等優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前混合動(dòng)力領(lǐng)域新的發(fā)展方向。本文對(duì)該類復(fù)合結(jié)構(gòu)電機(jī)中的一種，即徑向-徑向磁通復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)（Compound-Structure Permanet-Magnet Syn

2、chronous Machine, CS-PMSM）進(jìn)行了深入的研究，所做的工作主要包括以下幾個(gè)部分：
　　首先，對(duì)徑向－徑向磁通CS-PMSM由于結(jié)構(gòu)的特殊性而產(chǎn)生的特殊電磁問題——磁耦合問題進(jìn)行了研究，提出了實(shí)現(xiàn)磁解耦的設(shè)計(jì)原則，并提出了在保證磁解耦的前提下使外轉(zhuǎn)子軛部厚度最小化來(lái)提高功率密度的設(shè)計(jì)方法。依照所提出的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了一臺(tái)20kW的CS-PMSM，通過有限元計(jì)算對(duì)磁場(chǎng)干涉程度進(jìn)行了評(píng)估，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的正確性。另外

3、，基于磁解耦的可行性，建立了全面反映CS-PMSM的電磁、機(jī)電關(guān)系并且能夠考慮交叉磁化現(xiàn)象影響的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型，為CS-PMSM的精確控制奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，對(duì)CS-PMSM的性能進(jìn)行了有限元計(jì)算與驗(yàn)證，對(duì)電感參數(shù)進(jìn)行了精確計(jì)算并對(duì)磁場(chǎng)特性進(jìn)行了分析。采用多截面二維有限元法對(duì)電機(jī)的性能進(jìn)行了計(jì)算，該方法可以利用二維求解結(jié)果解決斜槽電機(jī)三維有限元計(jì)算帶來(lái)的計(jì)算機(jī)硬件要求高、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、計(jì)算精度有限等問題，計(jì)算結(jié)果表明CS-PMSM

4、具有良好的工作性能。另外，給出了能夠考慮電機(jī)飽和和交叉磁化現(xiàn)象求解電機(jī)的直、交軸自感和交叉磁化電感的方法和步驟，采用該方法對(duì)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)和定子電機(jī)的電感參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果給出了兩臺(tái)電機(jī)的參數(shù)特點(diǎn)，為電機(jī)的精確控制提供依據(jù)。
　　再次，建立了二維有限元熱模型，對(duì)CS-PMSM的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算，給出了電機(jī)的局部過熱點(diǎn)。采用了水冷和受迫風(fēng)冷對(duì)CS-PMSM進(jìn)行冷卻，通過有限元計(jì)算對(duì)兩種冷卻方式的影響區(qū)域和冷卻效力進(jìn)行了分

5、析，并提出了冷卻流體參數(shù)對(duì)冷卻效力的影響規(guī)律，該規(guī)律可以為合理地選擇流體參數(shù)，反推冷卻系統(tǒng)原動(dòng)力的設(shè)計(jì)指標(biāo)，優(yōu)化地設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)，提高系統(tǒng)效率提供理論支撐。
　　最后，研制了一臺(tái)徑向-徑向磁通 CS-PMSM的樣機(jī)，并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和功能性驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算方法的正確性和可行性，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步提出了樣機(jī)優(yōu)化的建議。另外，對(duì)CS-PMSM系統(tǒng)應(yīng)用于混合動(dòng)力車中的特點(diǎn)和基本運(yùn)行模式進(jìn)行了分析，并