E-ECHPS系統(tǒng)的永磁轉(zhuǎn)差離合器設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、當(dāng)前重型車(chē)輛普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS），其助力特性不可變，無(wú)法兼顧車(chē)輛的低速輕便性和高速操穩(wěn)性。此外，HPS的轉(zhuǎn)向泵在車(chē)輛行駛過(guò)程中始終高速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了大量的溢流損耗。目前在乘用車(chē)和輕型商用車(chē)領(lǐng)域逐漸普及的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）受限于電機(jī)功率不能提供足夠助力轉(zhuǎn)矩，無(wú)法應(yīng)用于重型車(chē)輛。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）是現(xiàn)階段改善重型車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可行方案。本文在課題組研究的電磁式轉(zhuǎn)差離合器基礎(chǔ)上，提出了采用永磁轉(zhuǎn)差離合器(PMSC

2、)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向泵輸出功率以實(shí)現(xiàn)低能耗及可變助力特性的新型電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（E-ECHPS），在研究E-ECHPS系統(tǒng)性能要求的基礎(chǔ)上對(duì)其核心傳動(dòng)部件永磁轉(zhuǎn)差離合器（PMSC）進(jìn)行設(shè)計(jì)與性能研究，為重型車(chē)輛E-ECHPS的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。主要內(nèi)容如下：
　　首先，分析研究了E-ECHPS及其核心部件永磁轉(zhuǎn)差離合器（PMSC）的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，并根據(jù)試驗(yàn)所得的駕駛員偏好轉(zhuǎn)向操縱力矩和仿真當(dāng)量轉(zhuǎn)向阻力矩，設(shè)計(jì)了E-ECHPS拋物線(xiàn)型助力特

3、性曲線(xiàn)。在研究傳統(tǒng)HPS和E-ECHPS轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)速-流量特性的基礎(chǔ)上，對(duì)E-ECHPS轉(zhuǎn)向泵進(jìn)行轉(zhuǎn)矩匹配，為PMSC的設(shè)計(jì)和性能驗(yàn)證提供依據(jù)。
　　其次，借鑒永磁電機(jī)場(chǎng)路結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，建立了PMSC設(shè)計(jì)流程，根據(jù)樣車(chē)相關(guān)技術(shù)參數(shù)和E-ECHPS系統(tǒng)性能，確定了 PMSC的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)參數(shù)。運(yùn)用Ansoft Maxwell軟件建立了PMSC的電磁有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行空載和負(fù)載工況的瞬態(tài)性能分析。通過(guò)反復(fù)修改和仿真分析，確定了P

4、MSC具體的機(jī)械和電磁參數(shù)。分析了PMSC輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差的關(guān)系，通過(guò)調(diào)整外轉(zhuǎn)子繞組阻值來(lái)優(yōu)化臨界轉(zhuǎn)差以提高PMSC的效率。研制了PMSC樣機(jī)及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差離合器測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明，樣機(jī)性能基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　隨后，基于直流斬波調(diào)速原理設(shè)計(jì)了PMSC的外控制調(diào)速電路，開(kāi)關(guān)器件采用IGBT功率管，在Ansoft Maxwell中與本體模型相連進(jìn)行調(diào)速仿真，電路在高負(fù)載和低負(fù)載工況下調(diào)速功能良好，具有較好的調(diào)速響應(yīng)敏捷