轴向永磁轮毂电机的工作性能分析

本文针对轴向永磁轮毂电机的工作性能,推导了不同盘间距下的转差率和盘间距关系的理论公式,以及传动效率的理论方程;利用Magnet软件模拟轴向永磁轮毂电机在不同盘间距时的磁密、转矩、转速等,研究涡流损耗和工作效率,分析节能性,模拟变负载系数与输入转速对系统转速变化、转矩调节范围以及传动效率的影响;搭建试验平台测量了盘间距不同时的工作转矩、转速和传动效率的变化情况以及输入转速对输出转速、转矩调节范围和传动效率的影响。结果表明:随着轴向永磁轮毂电机盘间距的增大,气隙磁密值、输出转速、转矩和传动效率降低;变负载系数K越大,转矩调节范围和传动范围越大,传动能力增强,但效率降低;输入转速增大,转矩调节范围和调速范围增大,传动能力增强,工作效率和节能性下降。     

基于磁场重构法的轴向磁通轮毂电机建模研究

轴向磁通轮毂电机具有功率密度大、效率高、轴向长度短等优点,但其特殊的三维结构使采用解析法或有限元法进行电磁设计时很难兼顾快速性与准确性。为减少计算量的同时提高计算结果的准确性,本文中以一台带非晶合金定子齿的无磁轭轴向磁通轮毂电机的详细设计为例,综合三维磁场重构法和麦克斯韦应力张量法,给出了轴向磁通轮毂电机气隙磁密的计算模型,推导了单侧转子轴向电磁力和电磁转矩的计算式,分析了定子磁链以及反电动势波形。通过三维瞬态有限元分析对三维磁场重构法的计算值进行了验证,结果表明,三维磁场重构法在减少计算时间的同时,具有较好的精度。     

基于ansoft的汽车起动机电磁噪声分析

基于maxwell二维瞬态磁场理论,运用ansoft算出永磁直流起动机空载、减速过程中的齿槽转矩与气隙磁密,并作傅立叶分析,可以发现仿真出的结果与起动机噪声实验结果关系密切,并且齿槽转矩、气隙磁密幅值不随转速变化,并且电机旋转一周的齿槽转矩周期应为极数与转子槽数的乘积,所得出的结果即为电机噪声诊断提供了新的途径,也为确定与电磁噪声有关的主要参数及减小电机的电磁噪声提供理论依据。     

轴向磁通轮毂电机新型冷却系统涡流损耗优化

针对定子无磁轭轴向磁通电机内部冷却系统存在涡流损耗,导致电机效率降低、温升高的问题.本文以车用轮毂电机为研究对象,对一种定子无磁轭轴向磁通电机冷却系统进行建模;通过对电机运行过程中冷却系统涡流损耗进行仿真分析,并对电机进行二维有限元等效,研究翅片涡流损耗产生机理.在此基础上,从3个不同角度对涡流损耗进行优化,通过优化定...     

电动汽车用双层永磁体IPMSM解析与优化设计

为准确快速地获取气隙磁密波形,采用等效磁路法对双层永磁体结构内置式永磁同步电机(IPMSM)气隙磁场进行了解析计算.考虑到定子开槽效应的影响,利用改进的卡特系数修正气隙长度.为降低气隙磁通密度波形畸变率和转矩脉动,引入了一种Taguchi方法对电机铁心进行多目标快速优化设计分析.利用有限元仿真分析与数值计算,阐述了双层...     

表贴式永磁电机磁场的解析计算与分析

利用傅里叶级数法建立表贴式永磁电机电磁场全局解析模型,并分析其空载和负载电磁特性。在二维极坐标系下,将电机求解域划分为永磁体、气隙、定子槽、定子槽开口和辅助槽5类子域。采用分离变量法求解各子域的拉普拉斯方程或泊松方程,并利用边界条件得到通解中的谐波系数,进而得到各子域的解析表达式。计算了电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和电磁转矩等电磁参数,并通过有限元分析验证了解析法的准确性。在此基础上研究了极弧系数、辅助槽尺寸和槽开口宽度对电机齿槽转矩和电磁转矩的影响规律。另外,提出一种不等槽开口宽度配合的解析模型以图减小齿槽转矩峰值和电磁转矩脉动。该方法能反映电机设计性能与尺寸和参数的关系,可用于电机初始设计与优化。     

微型电动车轮毂电机的磁热耦合分析

针对温度变化对微型电动车轮毂电机工作性能和使用寿命的影响,提出了一种磁热耦合分析方法,并对轮毂电机进行了磁场和热场分析.采用Ansoft Maxwell软件建立了轮毂电机的有限元仿真模型,并通过仿真获得了其内部复杂磁通密度云图和磁力线分布图.建立了湿度场的数学模型,计算了绕组损耗、定转子铁损和永磁体的涡流损耗,并以此耦合到温度场作为热源.采用Ansys Workbench软件,计算了轮毂电机稳态温度场和各部件的温度分布以及起动过程中定子铁芯与转子铁芯瞬态温度曲线.仿真结果与试验实测温度值基本一致,表明采用磁热耦合方法分析轮毂电机的热源分布与温度分布准确可行,可为今后的轮毂电机优化设计提供基础.     

新能源汽车电驱后桥永磁同步电机优化设计

驱动电机是新能源汽车动力总成关键部件之一,其性能指标直接影响汽车动力输出品质。参考某款新能源汽车整车性能指标,选用永磁同步电机作为电动后桥驱动电机,通过计算获得电机的功率、转速及转矩等关键参数,基于电机的性能参数对电机结构参数进行选定,基于MotorCad软件利用参数化方法以降低齿槽转矩峰值作为优化目标,对电机永磁体厚度、宽度以及气隙长度进行优化设计,并得到电机的效率MAP图和外特性图,结果表明齿槽转矩相比于优化前有较为显著的降低,选取中国乘用车行驶工况（CLTC-P）进行仿真分析,验证了永磁同步电机优化设计的合理性。     

纯电动汽车传动系统-电机结构参数协同设计优化

提出一种纯电动汽车传动系统与电机结构参数协同设计优化方法，来提高纯电动汽车动力性与经济性，同时降低永磁同步电机齿槽转矩以降低电机的振动噪声。首先，以电机结构参数为输入，额定转矩与齿槽转矩为输出，开展了基于电机多参数仿真和不同机器学习预测模型精度的研究，并建立永磁同步电机额定转矩和齿槽转矩的高精度机器学习预测模型；其次，利用电机基本设计参数（额定转矩、峰值转矩、额定转速、峰值转速）以及峰值效率构建永磁同步电机效率map图的快速预估数学模型；再次，基于电机齿槽转矩预测模型以及电机效率map图的快速预估数学模型，建立电机结构参数与效率特性的映射关系；最后，以电机结构参数和传动比为优化变量，整车动力性、经济性以及电机齿槽转矩为优化目标，运用遗传算法进行多目标优化。仿真结果表明，相较于优化前，优化后的整车性能0-100 km/h加速时间缩短了27.3%,15 km/h最大爬坡度提高了40.5%,WLTC工况能耗减少了1.6%，电机齿槽转矩降低了42.2%。     

电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析建模与多目标优化

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率，利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型；然后利用同样方法建立转子磁桥虚拟磁场解析模型，从而得到考虑转子磁桥饱和效应的电枢反应磁场解析模型；最后通过叠加原理建立内置式永磁同步电机合成气隙磁场解析模型。通过有限元仿真和转矩测试验证内置式永磁同步电机气隙磁场解析模型的准确性。基于所建立的解析模型，以永磁体极弧宽度、定子槽口宽度和转子端部磁桥厚度为优化变量，以特定阶次频率的径向力波、转矩和效率为优化目标，利用带精英策略的非支配排序遗传算法，对一台电动汽车用内置式永磁同步电机样机进行多变量多目标优化。研究结果表明：与试验结果相比，解析计算误差小于5%,而计算时间较有限元仿真缩短90%以上；优化后，电机特定阶次频率的径向力波减小了9.2%,最大转矩提升了2.49%,最大效率提升了0.69%,高效区面积扩大了约54.46%;所提方法既解决了内置式永磁同步电机强非线性和高饱和的解析建模共性难点，又极大提高了电机多目标优化效率；研究可...     

Energy efficiency optimization of electric vehicle driven by in-wheel motors

Electric vehicle is considered to be the solution for energy and environment crisis, but it’s still not competitive enough with conventional vehicles because of the limited energy density and high cost of the power battery. So the energy efficiency is of the most importance for the control of electric vehicles. This paper looks into the energy efficiency optimization problem of electric vehicle driven by four in-wheel motors by developing a comprehensive energy efficiency model of the permanent magnet synchronous motor including the inverter. The calculated efficiency agrees with the measured data quite well. Based on the power loss analysis, the conclusion is drawn that in all driving or braking conditions the total torque requirement should be distributed evenly to all the motors in order to maximize the energy efficiency for electric vehicles driven by permanent magnet synchronous in-wheel motors. Vehicle test results show that the energy efficiency of the evenly distributed torque control is higher than the control strategy proposed by control allocation in literature.     

电动轮驱动的轿车差速性能试验

电动轮驱动的轿车取消机械式差速器后,使得各车轮运动状态相互独立,为保证车辆行驶中各车轮的转速协调,必须解决差速技术问题。文章介绍了采用电动轮驱动的轿车实车差速性能试验的过程,表明电动轮控制器可适应转向行驶和车轮半径不等引起的差速工况,实现很好的差速性能,指出该电动轮控制器可以在各种工况下实现良好的自适应差速性能。     

四轮独立驱动电动汽车电动轮影响研究

为了分析轮毂电机驱动电动汽车簧下质量变大导致的垂向振动负效应问题,根据自主研发可以四轮独立驱动的轮毂电机电动汽车,建立集中电机和轮毂电机驱动汽车的1/4动力学模型,在相同路面输入下,对汽车平顺性评价指标进行对比分析,说明轮毂电机驱动下电动轮结构对车辆垂向性能的影响。研究结果证明,轮毂电机驱动汽车的车身垂向加速度和轮胎动载荷都有所增加,这种变化将对车辆的行驶平顺性造成一定程度的恶化。     

分布式驱动电动汽车转矩节能优化分配

为了提高分布式驱动电动汽车的经济性和续航里程,对4个轮毂电机驱动转矩优化分配问题进行研究。通过轮毂电机台架试验得到轮毂电机的驱动效率特性,分析转矩优化分配实现节约整车能耗的可行性;建立侧重提高电机效率的目标函数,使电机转矩处于电机效率Map图中的高效区;建立侧重提高电机响应速度的目标函数,减小转矩分配瞬间电流波动过大带来的能耗;基于模糊理论设计以电机效率为变量的权重函数,实时调节权重来协调2种目标函数,提出一种转矩节能优化分配方法,得到最优的轴间转矩分配系数。在后轴驱动、平均分配、优化分配3种分配方式下进行整车能耗的ECE城市循环工况对比仿真分析。结果表明：提出的节能优化分配方法通过实时优化驱动电机的转矩,避免了电机工作在转矩过大和过小的低效区,提高了整个驱动系统的能量利用率,相比于后轴驱动和平均分配整车能耗效率提高了5.91%和10.54%;实车试验验证了转矩节能优化分配算法的节能效果,优化分配相比另外2种分配方式整车能耗效率分别提高了3.66%和8.58%。     

Cooling performance of 25 kW in-wheel motor for electric vehicles

The in-wheel motor used in electric vehicles was designed and constructed for an electric direct-drive traction system. It is difficult to connect cooling water piping to the in-wheel motor because the in-wheel motor is located within the wheel structure. In the air cooling structure for the in-wheel motor, an outer surface on the housing is provided with cooling grooves to increase the heat transfer area. In this study, we carried out the analysis on the fluid flow and thermal characteristics of the in-wheel motor for various motor speeds and heat generations. In order to resolve heat release, the analysis has been performed using conjugate heat transfer (conduction and convection). As a result, flow fields and temperature distribution inside the in-wheel motor were obtained for base speed condition (1250 rpm) and maximum speed condition (5000 rpm). The thermo-flow analysis of the in-wheel motor for vehicles was performed in consideration of ram air effect. Also, in order to improve cooling effect of the motor, we variously changed geometries of housing. Therefore, we confirmed the feasibility of the air cooling for the motors of 25 kW capacity with housing geometry having cooling grooves and investigated the cooling performance enhancement. We found that the cooling effect was most excellent, in case that cooling groove direction was same with air flow direction and arranged densely.     

燃料电池系统氢循环方案综述

燃料电池氢循环主要作用是维持电堆内氢气循环量,保持堆内的水平衡。好的氢循环设计方案对提高燃料电池寿命、可靠性、以及整车的经济和动力性都有着至关重要的作用。文章从成本、效率、技术成熟度、资源可行性等角度分析了不同氢循环方案的优缺点,同时指出未来氢循环研发的热点和方向。     

动力电池包热管理设计与优化分析

针对动力电池包热管理中系统温度不均匀的问题,本文以某款液体循环冷暖一体化热控方式的电池包为研究对象,通过Ansys-fluent对其液冷回路进压降仿真,并优化液冷回路,最后通过实验验证优化前后系统的散热/加热性能,得出流量均匀性越好在液冷和液热时,电池包内电芯间的温差越小,散热以及加热效率更高。为后续热管理设计可将流道的设计作为重点考察对象进行优化。     

一种新能源汽车电动轮道路模拟仿真系统

通过对电动轮模块的原理及特性分析,以电动轮模块为研究对象,研发一款基于LabVIEW虚拟平台的电动轮模块专用测试系统。系统以转速、转矩、惯量、垂直载荷等为控制对象,对电动轮模块在路面的真实运动情况进行仿真,获取其动力性、制动性、可靠性、耐久性等参数,并通过电动轮及电机等相关标准进行验证。基于电动轮仿真参数,研发人员可加快设计及优化电动轮模块的控制算法。     

基于BP神经网络的电动车电子差速器设计

针对双电机独立轮式驱动电动汽车,介绍了一种汽车行驶数据测量系统;考虑汽车转向行驶时内、外侧车轮转速与转向角和车体速度之间的非线性关系,提出了一种新型结构的基于BP神经网络原理的电子差速方案;设计了训练和在线计算算法,并编写了C语言计算机程序;仿真验证了该差速器的可行性。