混合動力車用軸向-軸向磁通復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機的研究.pdf

1、隨著混合動力電動汽車的蓬勃發(fā)展，混合動力系統(tǒng)逐漸成為人們研究的熱點?；炻?lián)式混合動力系統(tǒng)綜合了串聯(lián)式與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的優(yōu)點，具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳白畛晒Φ幕炻?lián)式混合動力汽車技術(shù)采用了行星齒輪配合一臺發(fā)電機和一臺電動機的機、電混合功率分配裝置，來調(diào)節(jié)發(fā)動機與汽車負載的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速差，提供無級變速的驅(qū)動功能。復(fù)合結(jié)構(gòu)電機是兩臺電機的高度集成，這種新結(jié)構(gòu)電機可集行星齒輪、發(fā)電機、電動機三者功能于一體，成為一種純電氣功率分配裝置，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更

2、加緊湊、控制更加靈活，開辟了混合動力領(lǐng)域的一個新方向。本文對這種復(fù)合結(jié)構(gòu)電機的其中一種拓撲結(jié)構(gòu)——軸向-軸向磁通復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機（Axial-Axial Flux Compound-Structure Permanet-Magnet Synchronous Machine，AAF-CS-PMSM）進行研究。
　　首先，針對AAF-CS-PMSM的特殊結(jié)構(gòu)引起的復(fù)合在一起的兩電機之間的磁耦合問題進行了研究，通過分析與有限元仿真，

3、研究了永磁體軸向充磁時永磁體磁動勢與電樞磁動勢引起的兩電機磁耦合的一般性規(guī)律，為這種復(fù)合結(jié)構(gòu)電機磁解耦的設(shè)計提供依據(jù)。根據(jù)盤式電機盤體空間有限的特點，對表面插入式與表面凸出式永磁轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)進行了對比研究，為電機永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的選擇提供了參考與建議；提出利用Halbach陣列永磁體“自屏蔽效應(yīng)”，在不增大電機體積的前提下解決兩電機極數(shù)不等的設(shè)計問題，為電機更靈活的設(shè)計提供了一種新方法。根據(jù)研究結(jié)果設(shè)計了一臺20kW的AAF-CS-PMSM

4、，采用有限元法對電機磁耦合程度進行了評估，驗證了理論研究成果的正確性。
　　其次，針對AAF-CS-PMSM內(nèi)磁場三維復(fù)雜分布的特點，從電機磁場分布規(guī)律、電機電磁性能、材料利用及加工工藝等方面對不同電磁結(jié)構(gòu)進行對比研究，重點討論了不同電磁結(jié)構(gòu)對繞組端部空間的利用情況及對材料的利用率問題，為電機電磁方案的優(yōu)化選擇提供了重要依據(jù)。對電機軸向電磁拉力進行了分析及有限元計算，對影響電機電磁拉力的因素進行研究，給出了各因素對電機電磁拉力的影

5、響規(guī)律，并討論了不均勻氣隙對電機的影響，為電機的設(shè)計提供了重要參考。
　　再次，為滿足混合動力車用驅(qū)動電機對寬調(diào)速區(qū)的要求，對電機的弱磁方法進行了研究。提出了基于改變永磁體與鐵心正對面積的磁場調(diào)節(jié)機理的徑向滑動永磁體弱磁方案，給出了永磁體徑向滑動對電機電磁性能的調(diào)節(jié)規(guī)律，仿真分析了此種弱磁方法的弱磁效果，討論了永磁體受力對電機性能的影響，并給出了這種電機的設(shè)計方法與步驟。對另一種變氣隙弱磁方法進行了研究，著重討論了氣隙長度對電機性