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(jī)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?。目前最成功的混?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(jī)和一臺電動機(jī)的機(jī)、電混合功率分配裝置，來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)與汽車負(fù)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(jī)是兩臺電機(jī)的高度集成，這種新結(jié)構(gòu)電機(jī)可集行星齒輪、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)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(jī)的其中一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——軸向-軸向磁通復(fù)合結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)（Axial-Axial Flux Compound-Structure Permanet-Magnet Synchronous Machine，AAF-CS-PMSM）進(jìn)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(jī)之間的磁耦合問題進(jìn)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(jī)磁耦合的一般性規(guī)律，為這種復(fù)合結(jié)構(gòu)電機(jī)磁解耦的設(shè)計提供依據(jù)。根據(jù)盤式電機(jī)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(jìn)行了對比研究，為電機(jī)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(jī)體積的前提下解決兩電機(jī)極數(shù)不等的設(shè)計問題，為電機(jī)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(jī)磁耦合程度進(jìn)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(jī)磁場分布規(guī)律、電機(jī)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(jìn)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(jī)電磁方案的優(yōu)化選擇提供了重要依據(jù)。對電機(jī)軸向電磁拉力進(jìn)行了分析及有限元計算，對影響電機(jī)電磁拉力的因素進(jìn)行研究，給出了各因素對電機(jī)電磁拉力的影

5、響規(guī)律，并討論了不均勻氣隙對電機(jī)的影響，為電機(jī)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(jī)對寬調(diào)速區(qū)的要求，對電機(jī)的弱磁方法進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)性能的影響，并給出了這種電機(jī)的設(shè)計方法與步驟。對另一種變氣隙弱磁方法進(jìn)行了研究，著重討論了氣隙長度對電機(jī)性