輪轂驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用新型電磁離合器設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)中電機(jī)與輪轂之間為緊固剛性連接，因此受載荷和路況影響，機(jī)械沖擊和電磁沖擊不可避免，起動(dòng)電流大，舒適感差，制動(dòng)反電動(dòng)勢(shì)大，危及控制器，阻礙了其應(yīng)用推廣。引進(jìn)傳統(tǒng)燃油汽車(chē)中采用機(jī)械離合器來(lái)緩釋起步和換擋沖擊的思想，若在輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)中引入離合器，將電機(jī)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(jī)電沖擊，提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性及駕乘舒適性。對(duì)于安裝空間受限諸多的電動(dòng)汽車(chē)輪轂電機(jī)場(chǎng)合，現(xiàn)有的離合器無(wú)論是外形體積，能量消耗，還

2、是操控便捷性，均無(wú)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(jī)電磁離合系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)的工程指導(dǎo)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(diǎn)以及構(gòu)建輪轂電機(jī)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(shuō)明適合輪轂驅(qū)動(dòng)的原因。針對(duì)輪轂驅(qū)動(dòng)對(duì)離合器的特殊要求，對(duì)新型離合器的材料選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)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(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)

3、詳細(xì)對(duì)比二維和三維磁場(chǎng)有限元計(jì)算結(jié)果，將其磁場(chǎng)計(jì)算模型簡(jiǎn)化至二維。從利于變結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，建立了電磁離合器的二維磁場(chǎng)解析計(jì)算模型，推導(dǎo)得出了全場(chǎng)域磁場(chǎng)分布的解析解，并分析其特點(diǎn)。進(jìn)一步，建立了電磁離合器的簡(jiǎn)化磁路分析模型，推導(dǎo)了漏磁系數(shù)的簡(jiǎn)化解析解表達(dá)式，確立了簡(jiǎn)化磁路法作為新型電磁離合器優(yōu)化設(shè)計(jì)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(biāo)，以漏磁系數(shù)為研究對(duì)象，開(kāi)展電磁離合器的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，得出優(yōu)化的主要尺

4、寸比例關(guān)系。
　　在電磁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)樣機(jī)，分析其基本電磁特性，并建立電磁離合器的動(dòng)力學(xué)特性計(jì)算模型。在對(duì)比電磁機(jī)構(gòu)常用的動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法之后，針對(duì)新型電磁離合器自身特點(diǎn)，提出改進(jìn)的場(chǎng)路耦合法。并且，結(jié)合電感等參數(shù)特點(diǎn)，對(duì)新型電磁離合器的動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型作出合理簡(jiǎn)化，為設(shè)計(jì)操控簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)控制電路打下基礎(chǔ)。同時(shí)，采用改進(jìn)場(chǎng)路耦合法分析了電磁離合器樣機(jī)在脈沖電流下的工作特性。
　　在動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，開(kāi)展驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)研究。

5、對(duì)比并實(shí)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(yùn)動(dòng)觸動(dòng)的換向行程開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)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(diǎn)及動(dòng)力學(xué)特性，提出最小放電脈寬的概念，并由改進(jìn)場(chǎng)路耦合法計(jì)算樣機(jī)的最小放電脈寬，緊接著推導(dǎo)了電磁離合器電路的放電脈寬的解析解?；诖?，以高動(dòng)態(tài)響應(yīng)為前提，得出了兩臺(tái)樣機(jī)的電路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
　　最后，構(gòu)建了新型電磁離合