新能源汽車(chē)用機(jī)械式可變磁通永磁電動(dòng)機(jī)研發(fā)

王紀(jì)杰，江兆龍，宋建輝，由孟起，陳湞煒，劉慧君，姚喜貴

（寧波工程學(xué)院，浙江 寧波315000）

1 研制背景及意義

電動(dòng)汽車(chē)在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，其中電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵部件之一。驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)，既強(qiáng)調(diào)低速高轉(zhuǎn)矩，又強(qiáng)調(diào)高速高功率，因此存在一對(duì)蹺蹺板矛盾。從低速爬坡的角度出發(fā)，需要較大的永磁磁鏈，獲得大轉(zhuǎn)矩系數(shù)和轉(zhuǎn)矩密度。從高速的性能出發(fā)，希望較小的永磁磁鏈，提升高速輸出能力。基于這一點(diǎn)的要求，本項(xiàng)目組提出了可變磁通電機(jī)。

圖1 新能源汽車(chē)電動(dòng)機(jī)可移動(dòng)定子機(jī)構(gòu)與實(shí)物圖

2 新能源汽車(chē)用電動(dòng)機(jī)可移動(dòng)定子機(jī)構(gòu)

本項(xiàng)目以液壓為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，推動(dòng)定子相對(duì)轉(zhuǎn)子沿導(dǎo)軌做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變磁通對(duì)轉(zhuǎn)子的影響，改變其磁通的變化，達(dá)到擴(kuò)速的目的。當(dāng)油道1通油時(shí)而油道2卸油時(shí)，右邊氣缸充滿油，定子向左邊移動(dòng)，當(dāng)油道2通油時(shí)而油道1卸油時(shí)，左邊氣缸充滿油，定子向右邊移動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)子輸出動(dòng)力，與新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪或半軸連接，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出。導(dǎo)軌使定子在其上軸向移動(dòng)，起定子移動(dòng)導(dǎo)向作用，導(dǎo)軌有3個(gè)，360°均勻分布。電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

3 試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

為獲得更精準(zhǔn)的實(shí)際運(yùn)行工況，使用磁粉式測(cè)功機(jī)ZF100A對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是以一個(gè)工況點(diǎn)測(cè)試，符合《GB 755-2008旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能》標(biāo)準(zhǔn)。性能參數(shù)如表2所示。

表1 電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)匯總表

表2 性能參數(shù)匯總表

圖2 切割磁力線的有效長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩圖關(guān)系圖

如圖2所示，液壓系統(tǒng)不工作時(shí)，切割磁力線的導(dǎo)體有效長(zhǎng)度為30 mm，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速為900 r/min,相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為9.2 N/m，此狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為0～900 r/min。當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度變短，磁通量變小，最大轉(zhuǎn)速上升。隨著壓力的逐漸增大，最大轉(zhuǎn)速隨之增大。如圖2所示，當(dāng)導(dǎo)體有效長(zhǎng)度為25 mm時(shí)，最大轉(zhuǎn)速為1 080 r/min，轉(zhuǎn)矩為7.7 N/m，轉(zhuǎn)速為0～1 080r/min；當(dāng)導(dǎo)體有效長(zhǎng)度為20 mm時(shí)，最大轉(zhuǎn)速為1 350 r/min，轉(zhuǎn)矩為6.2 N/m，轉(zhuǎn)速為0～1 350 r/min；當(dāng)液壓力達(dá)到最大時(shí)，定子相對(duì)運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大，最大轉(zhuǎn)速為1 800 r/min，轉(zhuǎn)矩為4.6 N/m，轉(zhuǎn)速為0～1 800 r/min。

4 結(jié)語(yǔ)

可變磁通電機(jī)在低速時(shí)用大磁通，高速時(shí)用小磁通，解決局部工作區(qū)域的效率問(wèn)題。以液壓為動(dòng)力作為樣機(jī)雛形，使定子和轉(zhuǎn)子做軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)氣隙磁通，提高擴(kuò)速能力，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效節(jié)能。本項(xiàng)目提出了這種新型可變磁通電機(jī)，能夠解決電動(dòng)機(jī)局部效率低的問(wèn)題，因此在新能源汽車(chē)方面應(yīng)用前景很廣。