新能源汽车用新型电机系统的研究.pdf

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1、新能源汽车用新型电机系统的研究报告人：郑萍单位：哈尔滨工业大学主要内容1复合结构电机2多相永磁容错电机3自由活塞直线发电机4少稀土/无稀土永磁电机5电机优化设计平台11.复合结构电机丰田Prius复合结构电机➢取代Prius中行星齿轮、发电机和电动机的混合动力方案➢提供纯电气的动力分配和无级变速传动方案21.复合结构电机有刷式复合结构电机的研究现状有刷式复合结构电机的研究现状：：复合结构永磁同步电机四象限能量转换器（CS-PMSM）（4QT）双转轴混合磁路有刷复合电气变速器能量变换器电机（EVT）开关磁阻式四端口

2、双机械端口电机机电能量变换器（DMP）31.复合结构电机项目组工作：径向-径向磁通轴向-轴向磁通轴向-径向磁通轴径向-径向磁通轴径向-轴向磁通轴径向-轴径向磁通有刷式复合结构永磁同步电机41.复合结构电机无刷式复合结构电机的研究现状：磁场调制型电磁耦合无级变速无刷复合结构电机传动器横向磁通式无刷复合无刷双机械无刷复合结构电机电机端口电机无刷馈电爪极无刷爪极复合电机双机械端口电机51.复合结构电机项目组工作：爪极径向式爪极/轴向式爪极/轴径向式爪极无刷复合结构永磁同步电机径向式轴向式轴径向式横向磁通无刷复合结构永磁

3、同步电机61.复合结构电机项目组工作：径向/径向式径向/轴向式径向/轴径向式轴向/径向式轴向/轴向式轴向/轴径向式磁场调制型复合结构永磁同步电机71.复合结构电机➢重点研究了四种复合结构无刷双转子电机方案，解决了早期方案中存在的内转子绕组严重发热、电刷滑环机构可靠性差、旋转绕组动平衡难以保证等瓶颈问题。径向磁场调制式无刷双转子电机轴向磁场调制式无刷双转子电机(RMFM-BDRM)(AMFM-BDRM)定子调制环转子永磁转子调制环转子永磁转子定子调制环转子永磁转子输出轴输出轴定子三相绕组非导磁块T导磁块ss定子铁

4、心导磁块永磁体永磁转子铁心T调制环转子mmTPMPM非导磁块外气隙永磁转子永磁体内气隙定子-1调制环转子-1永磁转子调制环转子-2定子-281.复合结构电机复合结构横向磁通横向磁通转矩调节永磁同步电机双转子电机电机转矩调节电机定子定子铁心横向磁通双转子电机定子转矩调节电机转子定子绕组横向磁通式横向磁通转子永磁转子横向磁通齿无刷双转子电机主减速器横向磁通转子支架(TF-BDRM)ICE车轮永磁转子铁心永磁体逆变器1逆变器2蓄电池无刷馈电双转子电机转矩调节电机第二永磁转子第二定子主减速器车轮爪极转子无刷爪极双转子

5、第一永磁转子电机内燃机（BCDRM）定子爪极转子第一定子逆变器无刷复合结构电机逆变器(无刷馈电双转子电机）（转矩调节电机）永磁转子电池91.复合结构电机➢针对车用电机的性能要求和磁场调制原理的特殊性，通过对导磁块和永磁体最佳尺寸配比、极对数匹配规律、绕组排布方式等关键参数匹配规律的研究，形成了MFM-BDRM高功率密度和低转矩波动的设计方法。混合动力系统车用电机的电磁性能要求磁场调制原理➢最大输出转矩满足车辆运行性能的前提下使发➢较正弦的反电势波形动机始终工作在最佳燃油曲线上➢较低的转矩波动以发动机的工作特性为出

6、发点➢如何提高基波磁场幅值➢降低谐波磁场影响➢额定参数设计原则专门的电机设计方法磁场谐波多➢特征参数设计原则101.复合结构电机➢从导磁块和永磁转子极对数配比、槽形设计、内功率因数角三个方面入手，解决了MFM-BDRM功率因数低的特殊电磁问题，目前功率因数可达0.81。【极对数配比】【槽口影响】【内功率因数角影响】导磁块数和永磁体各种电抗比例功率因数极对数配比的影响电抗占同步电抗比例1.0主电抗49.5%1.40.80.81.2交轴电感(谐波漏抗4.8%0.61.00.60.4槽漏抗37.3%0.6I0.8功率因

7、数N0.20.2I0.8I1.2I0.4功率因数0.6NNN交轴电感mH端部漏抗8.4%0.00.4IN1.0IN1.4I功率因数0.4N0.2)010203040506070800.2槽口对功率因数内功率因数角0.00.05/19/513/917/1321/1725/2129/25导磁块数/永磁体极对数和转矩的影响0.2I0.8I80NN150)700.4I1.0I0.60.760调制环转子转矩(NN120m600.6I1.2I)0.6>cos>0.590.50.650NNNA功率因数501.4I0

8、.40.540N90交轴电流40功率因数0.30.4功率因数3060电磁转矩30200.20.3交轴电流(功率因数20平均转矩(10300.20.1N00.110m0102030405060708000.0)5/19/513/917/1321/1725/2129/250.00内功率因数角导磁块数/永磁体极对数012345678910槽口宽度(mm)111.复合结