《混合動力汽車用電磁行星齒輪變速器的研究》是依託哈爾濱工業大學，由白金剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：混合動力汽車用電磁行星齒輪變速器的研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：白金剛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對新能源汽車的國家戰略需求，本項目擬研究一種具有自主智慧財產權的混合動力汽車用電磁行星齒輪變速器方案，該方案通過與傳統電機的合理配合形成的純電氣式混合動力系統不僅可實現車輛的動力分配和無級變速傳動功能，而且解決了早期純電氣混合動力方案中轉子繞組發熱嚴重和電刷滑環機構導致系統可靠性差等瓶頸問題。該技術還可推廣到風力發電等需要雙轉軸獨立驅動的套用場合。. 本項目擬建立電磁行星齒輪變速器的解析分析和有限元分析數學模型，研究該方案的運行特性、設計原則和關鍵參數的設計方法，研究該方案中功率因數低和諧波損耗大的特殊電磁問題，以及該方案的溫升及冷卻問題。研究該混合動力系統中電磁行星齒輪變速器和轉矩調節電機協調匹配工作的最佳控制方法，以及系統多目標參數的能量管理策略和系統關鍵參數匹配問題。研製樣機並進行相應的實驗研究，最終形成電磁行星齒輪變速器及其混合動力系統的專門理論和分析設計計算方法。
結題摘要
本項目針對中國新能源汽車領域需求，提出了一種套用於混合動力系統新型電磁行星齒輪變速器方案，並對該方案的工作原理，磁場分布，電磁性能，電機損耗等方面進行了深入的研究，主要工作如下：（1）闡明了新型電磁行星齒輪變速器的工作原理和運行特性。通過磁場解析方法推導了永磁轉子、調製環轉子和定子電樞磁場三者之間極對數、轉速和電磁轉矩滿足的數學表達式，並建立有限元仿真模型對解析結果進行驗證。進一步對比電磁行星齒輪變速器與機械行星齒輪分析表明，兩者在功能上具有一致性。（2）揭示了新型電磁行星齒輪變速器氣隙磁場分布規律。對比了新型電磁行星齒輪變速器和傳統方案的氣隙磁場分布特點，從磁場角度對揭示兩者電磁性能之間的差異性。進一步通過永磁體厚度，導磁塊高度和導磁塊跨距對氣隙磁場影響規律分析，給出了提升電機調製磁場基波幅值的設計方法。（3）提出了改善新型電磁行星齒輪變速器轉矩性能和功率因數的有效方法。利用虛位移法對新型電磁行星齒輪變速器轉矩性能進行了推導，結合關鍵參數對轉矩敏感度分析給出了導磁塊跨距、導磁塊高度和永磁體厚度等關鍵參數的選取方法。利用電磁行星齒輪變速器相量圖推到了電磁行星齒輪變速器功率因數的表達式，並結合轉矩特性，給出了兼顧轉矩性能和功率因數的關鍵結構參數選取方法。（4）提出了降低鐵心諧波損耗的新型轉子拓撲結構。針對電磁行星齒輪變速器鐵耗大的特點，對鐵耗分布規律進行分析。研究了不同工作狀態下電磁行星齒輪變速器各個區域鐵耗的變化規律。針對電機鐵耗的成因，提出了一種正弦磁導模型調製環轉子拓撲結構，通過改善氣隙磁導波形、削弱諧波磁場的含量，實現減少電機鐵耗的目的。（5）研製了新型電磁行星齒輪變速器實驗樣機。重點研製了機械強度和電磁性能兼顧的永磁轉子實現方式，雙轉子的加工和裝配方式。搭建了實驗平台，進行了相關實驗測試研究，後續的實驗研究仍將持續進行。
