電動車用輪轂直驅式新型外轉子永磁電機的研究

《電動車用輪轂直驅式新型外轉子永磁電機的研究》是依託湖南大學，由馮垚徑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：電動車用輪轂直驅式新型外轉子永磁電機的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馮垚徑
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

輪轂直驅是極具發展潛力的一種電動汽車驅動方式，也是未來電動汽車的重要發展方向。類型合適、性能優異的驅動電機是確保電動汽車良好動力性能的關鍵，而現有車用輪轂直驅式電機在高效、高功率密度、兼顧低速大轉矩和寬調速範圍等方面，仍存在不足或尚未解決的問題。鑒於此，申請者提出一種輪轂直驅式新型外轉子永磁電機。電機採用徑向-軸向混合磁路、一體化彎折式繞組、磁通可調的徑向外轉子內置複合磁極、軸向外轉子雙向不對稱斜極、內嵌式定子水冷等結構和技術，提升電機效率和功率密度，提高低速大轉矩輸出能力，改善高速弱磁性能。項目重點研究其電磁與結構設計規律，電磁特性和參數的準確計算方法，三維電磁場分析及多物理場耦合分析，機電一體化性能仿真，綜合性能評估與最佳化等關鍵技術。旨在建立和完善這種新型永磁電機的設計理論體系，研製工程樣機，奠定套用基礎。

結題摘要

在輪轂直驅式電機系統中，由於直驅電機轉速較低，而且沒有齒輪機構來調節轉速和增加轉矩，因此對電動機性能的要求也更高。已有研究大多集中側重於提高輪轂直驅電機的效率、功率密度，或改善低轉速區動態特性，而對兼顧其低速大轉矩與寬調速範圍的綜合性能方面，未給予足夠的重視和全面的考慮。為擴展永磁電機高速運行範圍，也亟需尋找有效和可靠的方法來改善電機的弱磁擴速性能。 本項目圍繞電動汽車輪轂電機驅動系統的性能問題展開研究，主要工作包括：1、電動汽車輪轂驅動電機選型及結構方案探討。提出了基於“記憶電機”思想的外轉子輪轂直驅式永磁同步電機方案，針對該電機的特殊性能及工況要求，進行了理論設計和仿真研究。重點研究了混合磁路、內置複合磁極結構的組合方式，建立了各種工況下的電機等效磁路模型，分析了電機極槽配合與斜極結構對齒槽轉矩的抑制效果，進行了電機熱分析和溫度場計算。2、永磁同步電機低速運行下無感測器控制方法研究。提出基於脈振高頻電壓注入和鎖相環技術的無感測器控制策略，仿真論證了此方法的可行性；提出基於以PWM周期注入方波高頻電壓信號的永磁同步電動機無位置感測器矢量控制方法，克服脈振高頻電壓法給系統造成的頻寬限制和相位滯後，仿真和實驗論證了該方法的有效性。3、外轉子永磁輪轂電機樣機研製。製作了1kW，8極36槽的外轉子複合磁極永磁同步電機，對其空載性能、去磁和重新磁化特性進行了實驗，測試數據與理論和仿真結果基本一致。 通過本項目的研究，提出了外轉子混合磁路、複合磁極永磁同步電機的新結構，總結了輪轂直驅式新型外轉子永磁電機的設計理論，提出了針對永磁電機低速區運行問題的無位置感測器矢量控制方法，製作了樣機並通過實驗測試論證了方案的合理性，為工程套用奠定了基礎。