高品質(zhì)超低電壓智能定子驅(qū)動電機(jī)的研究

高品質(zhì)超低電壓智能定子驅(qū)動電機(jī)的研究

列支敦士登的Nano Flowcell公司生產(chǎn)了一款名為QUANTiNO的超低電壓原型車，該車采用的電機(jī)工作電壓為48V、功率為20kW，通過4臺獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動汽車，但該超低電壓電機(jī)的效率較低且質(zhì)量較重。因此，本研究對傳統(tǒng)電機(jī)進(jìn)行修改，在保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率的前提下，提出了一種可實(shí)現(xiàn)超低電壓驅(qū)動的車用電機(jī)，即智能定子驅(qū)動（ISCAD）電機(jī)。

基于一臺車用單相感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行ISCAD電機(jī)的設(shè)計。將實(shí)心鋁棒替代原銅線繞組轉(zhuǎn)子，并將原定子替換為通用的鼠籠式轉(zhuǎn)子，將單相電機(jī)改造為多相電機(jī)。由于電機(jī)相位的增加，因此導(dǎo)致變頻器的控制自由度增加。為保證電機(jī)工作時能夠形成穩(wěn)定的氣隙磁場，采用金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFETs）代替原變頻器中的隔離柵兩極晶體管（IGBTs）。采用MOSFETs變頻器不僅能保證氣隙磁場的穩(wěn)定，而且能夠根據(jù)汽車轉(zhuǎn)矩和速度需求不斷調(diào)整ISCAD電機(jī)的級數(shù)，實(shí)現(xiàn)一個電齒輪箱的功能。對ISCAD電機(jī)的性能進(jìn)行驗(yàn)證時，采用3D打印技術(shù)制造出電機(jī)原型，動力源采用串聯(lián)12個額定電壓為4V的鋰電池電池組。在電機(jī)臺架上進(jìn)行模擬試驗(yàn)，整車質(zhì)量（包含乘員）為2100kg、正面迎風(fēng)面積2.34m2、空氣阻力系數(shù)0.24、摩擦因數(shù)0.015。循環(huán)工況采用新歐洲綜合循環(huán)工況（NEDC）和全球輕型汽車測試循環(huán)工況（WLTC）。試驗(yàn)結(jié)果表明：①與修改前的單相感應(yīng)電機(jī)相比，ISCAD電機(jī)在NEDC循環(huán)下電機(jī)功率損失減少28%，在WLTC循環(huán)下減少19%；②對于整車功率損失，NEDC循環(huán)下減少了25%，WLTC循環(huán)下減少20%。

AdrianPatzaketal.SAE

2016-01-1179.

編譯：李臣