模塊化級聯(lián)電機(jī)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(dòng)汽車核心動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)電機(jī)存在諸多問題制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展。模塊化級聯(lián)電機(jī)（Modular Cascade Machines，MCM）系統(tǒng)可以擴(kuò)大電機(jī)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(jī)級聯(lián)后，多個(gè)模塊間存在耦合對該電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定的影響。本文對MCM進(jìn)行以下方面的研究：
　　將MCM從三個(gè)維度進(jìn)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(jī)結(jié)構(gòu)。在匹配控制、設(shè)計(jì)制造方面對比了單模與多模電機(jī)特點(diǎn)。提出了5種典型的MCM結(jié)構(gòu)形式。從機(jī)殼空間利用率、電機(jī)運(yùn)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(jì)原則；在轉(zhuǎn)矩輸出方式、端蓋設(shè)計(jì)、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(jì)原則。
　　根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需求的電機(jī)指標(biāo)，研制了模塊功率8kW基速不同的多模電機(jī)，并

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

4、對稱，在耦合端溫度變高?？紤]溫度場變化對電機(jī)效率產(chǎn)生影響，對模塊電機(jī)效率隨溫度變化進(jìn)行了評估，修正了模塊電機(jī)的效率MAP圖。
　　針對低速模塊電機(jī)被高速拖動(dòng)，轉(zhuǎn)子應(yīng)力分布受到影響，對模塊電機(jī)的轉(zhuǎn)子應(yīng)力分布分析，低速模塊電機(jī)被高速模塊電機(jī)拖動(dòng)到最高速時(shí)轉(zhuǎn)子應(yīng)力增大；模塊電機(jī)的輸出軸受到級聯(lián)后轉(zhuǎn)矩加大的影響，對輸出軸進(jìn)行了應(yīng)力分析，低速模塊電機(jī)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(jī)