輪轂驅(qū)動專用新型電磁離合器設(shè)計及實驗研究.pdf

1、輪轂電機驅(qū)動中電機與輪轂之間為緊固剛性連接，因此受載荷和路況影響，機械沖擊和電磁沖擊不可避免，起動電流大，舒適感差，制動反電動勢大，危及控制器，阻礙了其應(yīng)用推廣。引進傳統(tǒng)燃油汽車中采用機械離合器來緩釋起步和換擋沖擊的思想，若在輪轂電機驅(qū)動中引入離合器，將電機與輪轂之間的緊固剛性連接轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽厝嵝赃B接，則可有效緩釋機電沖擊，提高驅(qū)動系統(tǒng)可靠性及駕乘舒適性。對于安裝空間受限諸多的電動汽車輪轂電機場合，現(xiàn)有的離合器無論是外形體積，能量消耗，還

2、是操控便捷性，均無法滿足應(yīng)用需求。為此，本文提出并研制一種新型永磁雙穩(wěn)態(tài)電磁離合器，為構(gòu)建輪轂電機電磁離合系統(tǒng)打下堅實基礎(chǔ)，具有較強的工程指導意義。
　　論文首先介紹了該新型電磁離合器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點以及構(gòu)建輪轂電機電磁離合系統(tǒng)的方式，闡述其雙穩(wěn)態(tài)低耗能特征并說明適合輪轂驅(qū)動的原因。針對輪轂驅(qū)動對離合器的特殊要求，對新型離合器的材料選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析和研究，并介紹主要部件的加工制作方案。
　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過

3、詳細對比二維和三維磁場有限元計算結(jié)果，將其磁場計算模型簡化至二維。從利于變結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計的角度出發(fā)，建立了電磁離合器的二維磁場解析計算模型，推導得出了全場域磁場分布的解析解，并分析其特點。進一步，建立了電磁離合器的簡化磁路分析模型，推導了漏磁系數(shù)的簡化解析解表達式，確立了簡化磁路法作為新型電磁離合器優(yōu)化設(shè)計的有力手段。在此基礎(chǔ)上，以外形小巧、永磁體利用率高為目標，以漏磁系數(shù)為研究對象，開展電磁離合器的電磁優(yōu)化設(shè)計研究，得出優(yōu)化的主要尺

4、寸比例關(guān)系。
　　在電磁設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計樣機，分析其基本電磁特性，并建立電磁離合器的動力學特性計算模型。在對比電磁機構(gòu)常用的動力學計算方法之后，針對新型電磁離合器自身特點，提出改進的場路耦合法。并且，結(jié)合電感等參數(shù)特點，對新型電磁離合器的動力學計算模型作出合理簡化，為設(shè)計操控簡單的驅(qū)動控制電路打下基礎(chǔ)。同時，采用改進場路耦合法分析了電磁離合器樣機在脈沖電流下的工作特性。
　　在動力學分析的基礎(chǔ)上，開展驅(qū)動控制電路設(shè)計研究。

5、對比并實踐了幾種用于新型電磁離合器的控制電流脈沖產(chǎn)生方式和換向電路，確定了電容放電式小功率脈沖電源的控制方案，并提出一種由銜鐵運動觸動的換向行程開關(guān)，實現(xiàn)了簡單可靠的電磁離合器控制電路結(jié)構(gòu)。結(jié)合電磁離合器電路特點及動力學特性，提出最小放電脈寬的概念，并由改進場路耦合法計算樣機的最小放電脈寬，緊接著推導了電磁離合器電路的放電脈寬的解析解?；诖?，以高動態(tài)響應(yīng)為前提，得出了兩臺樣機的電路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方案。
　　最后，構(gòu)建了新型電磁離合