轉(zhuǎn)子永磁型磁通切換（rotor permanent magnet-flux switching,簡稱RPM-FS）電機(jī)是一種由傳統(tǒng)定子永磁型磁通切換電機(jī)（stator permanent magnet-flux switching,簡稱SPM-FS）發(fā)展而來的新型結(jié)構(gòu)磁通切換電機(jī),具有高功率（轉(zhuǎn)矩）密度、高效率、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。本文以該新型RPM-FS電機(jī)為研究對象,基于磁場調(diào)制原理揭示了該類電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理,進(jìn)而提出了RPM-FS電機(jī)的分析方法,建立了該電機(jī)數(shù)學(xué)模型與設(shè)計(jì)理論,并通過與SPM-FS電機(jī)的電磁特性比較,總結(jié)了其優(yōu)點(diǎn)與不足。最后,試制RPM-FS樣機(jī),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性,為該電機(jī)的進(jìn)一步深入研究與發(fā)展應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)與研究內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面:1.提出RPM-FS電機(jī)結(jié)構(gòu),揭示了其“磁通切換”原理,建立有限元模型完成了靜態(tài)特性的準(zhǔn)確計(jì)算。首先針對SPM-FS電機(jī)的缺點(diǎn),提出了RPM-FS電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),揭示了該電機(jī)亦遵循磁通切換原理,且繼承了SPM-FS電機(jī)的繞組“一致性”與“互補(bǔ)性”�；赗PM-... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

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集中式電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

東南大學(xué)博士學(xué)位論文2圖1-2特斯拉ModelS驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)§1.1.2.分布式輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分布式輪轂驅(qū)動(dòng)（圖1-3），其顯著結(jié)構(gòu)特征是將多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分散安裝到車輪，并將驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)、制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，省略了離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器、分動(dòng)器等機(jī)械傳動(dòng)總成，在顯著減小車輛的簧載質(zhì)量、縮短機(jī)械傳遞鏈和提高傳動(dòng)效率的同時(shí)，能大大簡化電動(dòng)汽車底盤結(jié)構(gòu)[13]-[15]。在分布式輪轂驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，根據(jù)車輛的不同驅(qū)動(dòng)要求，可靈活采用“前輪驅(qū)動(dòng)”、“后輪驅(qū)動(dòng)”以及“四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)”等多種模式。英國的ProteanElectric以及加拿大的TM4公司等著名輪轂電機(jī)制造廠商常年來致力于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)，并已開發(fā)出多款具有高轉(zhuǎn)矩密度、高集成度的輪轂電機(jī)產(chǎn)品，如圖1-4所示[16],[17]。就國內(nèi)而言，近年來，一汽集團(tuán)、上汽集團(tuán)、廣汽集團(tuán)、奇瑞汽車以及比亞迪等公司都在研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車。整車控制器電動(dòng)機(jī)能量管理系統(tǒng)能量源電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)圖1-3分布式輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

第1章緒論3(a)(b)圖1-4英國Protean輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(a)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(b)輪轂電機(jī)拓?fù)?#167;1.1.3.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，作為集中式電動(dòng)汽車的關(guān)鍵核心部件，其性能的優(yōu)劣，是衡量該類電動(dòng)汽車是否具備優(yōu)良動(dòng)力性能和操控靈活性的關(guān)鍵因素之一。從20世紀(jì)開始，世界各大知名汽車公司便競相開發(fā)出概念電動(dòng)汽車，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車應(yīng)用也隨之得到了廣泛的探索和研究。著名的汽車公司，如豐田、本田、福特、大眾以及寶馬等均已經(jīng)開發(fā)出多款具有高馬力、高續(xù)航里程的電動(dòng)汽車產(chǎn)品。相應(yīng)的，電動(dòng)汽車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也向著高轉(zhuǎn)矩密度、高集成度以及高效率的方向發(fā)展[18]-[20]。近年來，電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)多采用傳統(tǒng)內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子永磁型無刷（InteriorPermanentMagnet，IPM）電機(jī)，例如寶馬i3[21]、豐田Prius[22],[23]等驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-5和圖1-6所示，電樞繞組采用傳統(tǒng)分布式繞組，永磁體采用內(nèi)置V型結(jié)構(gòu)，通過改變永磁體排布方式（圖1-5）或優(yōu)化轉(zhuǎn)子極弧形狀（圖1-6）改善反電勢正弦特性，進(jìn)而獲得較好的轉(zhuǎn)矩輸出能力。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，雖然傳統(tǒng)IPM電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩密度、高效率的優(yōu)勢，但在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用中存在如下技術(shù)瓶頸[24]-[26]：（1）電樞磁場與永磁磁場相互耦合較大，永磁體退磁風(fēng)險(xiǎn)較高；（2）永磁體位于轉(zhuǎn)子，在電機(jī)高速運(yùn)行中需要考慮導(dǎo)磁橋的機(jī)械強(qiáng)度；（3）采用分布式繞組，繞組端部較長，增加銅耗，影響電機(jī)效率。(a)(b)圖1-5寶馬i3電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)(a)定子結(jié)構(gòu)(b)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電動(dòng)汽車多電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究綜述[J]. 張多,劉國海,趙文祥,繆鵬虎,葉浩.  汽車技術(shù). 2015(10)
[2]新型磁通切換型雙凸極永磁電機(jī)的靜態(tài)特性研究[J]. 花為,程明,D．Howe.  中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2006(13)
[3]稀土永磁電機(jī)發(fā)展綜述[J]. 唐任遠(yuǎn).  電氣技術(shù). 2005(04)

博士論文
[1]雙定子無刷雙饋電機(jī)設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)控制[D]. 韓鵬.東南大學(xué) 2017



本文編號：3442490