论文部分内容阅读
驱动电机是电动汽车的心脏,其设计合理与否直接影响电动汽车的性能。因此,驱动电机技术一直被视为电动汽车的关键技术之一,受到世界各国研究者的重视。对转双转子电机是一种新型的电机,它具有两个相互反向旋转的机械轴,可以同时从两轴输出动力,因而理论上较传统电机具备更高的功率密度,适合用作电动汽车驱动电机。此外,只要经过合理的减速(变向),对转双转子电机就可以直接驱动车轮,这样可以省去传统驱动桥中的机械差速器,使驱动桥结构更简单。本文根据一套具有自主知识产权的油-电混合动力汽车的多桥驱动系统方案,进行了行星齿轮减速对转双转子电机的设计及稳定性研究工作。论文的主要工作如下:(1)根据课题项目给定的技术指标,确定双转子电机和行星减速器的基本参数,并完成行星减速器的配齿设计。接着进行双转子电机和行星减速器的初步结构设计。(2)在Ansoft/Maxwell软件环境下建立对转双转子电机的二维电磁场有限元分析模型,并分别进行电机空载、满载、过载工况以及齿槽转矩分析,验证电机的各项电磁性能。仿真结果表明该双转子电机的设计比较合理,能满足设计技术指标。(3)利用Ansoft/Maxwell软件分析了内转子铁芯设计域外边界尺寸对气隙平均磁密、磁桥处平均磁密、平均电磁转矩和内转子铁芯涡流损耗等关键电磁性能参数的影响,确定了内转子铁芯结构优化的边界尺寸。运用Hyperworks/Optistruct软件分别对内转子铁芯以及减速器关键零件进行应力约束下的拓扑优化。优化后,内转子铁芯减重20.68%,减速器零件平均减重30%以上。最后根据结构优化结果修改图纸,进行功能样机试制。(4)根据小信号法,分别进行对转双转子电机在开环和闭环(包括在恒转矩区及弱磁扩速区下)的稳定性分析。结果显示对转双转子电机在开环状态下存在不稳定的工作点,然而采取一定的闭环控制方案可以使电机始终保持稳定。利用Matlab/Simulink软件进行双转子电机的开环及闭环仿真,验证了分析结果。计算系统矩阵特征值的灵敏度,阐述了在不同控制模式下系统参数对稳定性的影响。(5)对功能样机进行台架试验,测试系统空载特性与部分负载特性。