模塊化級聯(lián)電機結(jié)構(gòu)形式研究與模塊間影響分析.pdf

1、新能源汽車的開發(fā)是解決環(huán)境污染等問題的措施之一，作為電動汽車核心動力源，驅(qū)動電機存在諸多問題制約著電動汽車的發(fā)展。模塊化級聯(lián)電機（Modular Cascade Machines，MCM）系統(tǒng)可以擴大電機系統(tǒng)高效區(qū)、提高系統(tǒng)可靠性、減小汽車開發(fā)廠商成本。MCM采用不同的結(jié)構(gòu)形式以及模塊電機級聯(lián)后，多個模塊間存在耦合對該電驅(qū)動系統(tǒng)會產(chǎn)生一定的影響。本文對MCM進行以下方面的研究：
　　將MCM從三個維度進行結(jié)構(gòu)形式分類：模塊匹配形式

2、、級聯(lián)耦合形式、電機結(jié)構(gòu)。在匹配控制、設(shè)計制造方面對比了單模與多模電機特點。提出了5種典型的MCM結(jié)構(gòu)形式。從機殼空間利用率、電機運行范圍、安裝尺寸方面給出了MCM結(jié)構(gòu)形式選用原則。在端蓋、軸、傳感器選擇方面給出了徑向磁路多模串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式MCM的設(shè)計原則；在轉(zhuǎn)矩輸出方式、端蓋設(shè)計、永磁體固定、轉(zhuǎn)子單邊磁拉力方面給出了軸向磁路單模并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式MCM設(shè)計原則。
　　根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)需求的電機指標(biāo)，研制了模塊功率8kW基速不同的多模電機，并

3、進行了實驗；設(shè)計了3kW的徑向磁路與軸向磁路電機，對效率、功率密度、轉(zhuǎn)矩波動、外形尺寸進行了對比。
　　針對模塊電機級聯(lián)后轉(zhuǎn)矩波動相互影響的問題，研究了單模電機齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機理，并推導(dǎo)了電機級聯(lián)后齒槽轉(zhuǎn)矩計算公式。仿真得到了模塊電機齒槽轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩波動相互影響的規(guī)律，提出了基于轉(zhuǎn)子錯極的轉(zhuǎn)矩削弱方法。
　　針對模塊電機級聯(lián)后溫度場分布相互影響的問題，對模塊電機與級聯(lián)后的模塊電機進行了溫度場仿真，模塊電機級聯(lián)后繞組溫度分布不再

4、對稱，在耦合端溫度變高。考慮溫度場變化對電機效率產(chǎn)生影響，對模塊電機效率隨溫度變化進行了評估，修正了模塊電機的效率MAP圖。
　　針對低速模塊電機被高速拖動，轉(zhuǎn)子應(yīng)力分布受到影響，對模塊電機的轉(zhuǎn)子應(yīng)力分布分析，低速模塊電機被高速模塊電機拖動到最高速時轉(zhuǎn)子應(yīng)力增大；模塊電機的輸出軸受到級聯(lián)后轉(zhuǎn)矩加大的影響，對輸出軸進行了應(yīng)力分析，低速模塊電機軸作為輸出軸的方案更加適合轉(zhuǎn)矩輸出。
　　本課題的研究為MCM的電磁與結(jié)構(gòu)以及模塊電機