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E-ECHPS系统的永磁转差离合器设计及性能研究
| 论文题名： | E-ECHPS系统的永磁转差离合器设计及性能研究 |
| 关键词： | 重型车辆;电液助力转向系统;永磁转差离合器;直流斩波调速 |
| 摘要： | 当前重型车辆普遍采用液压助力转向系统（HPS），其助力特性不可变，无法兼顾车辆的低速轻便性和高速操稳性。此外，HPS的转向泵在车辆行驶过程中始终高速运转，产生了大量的溢流损耗。目前在乘用车和轻型商用车领域逐渐普及的电动助力转向系统（EPS）受限于电机功率不能提供足够助力转矩，无法应用于重型车辆。电液助力转向系统（EHPS）是现阶段改善重型车辆转向系统的可行方案。本文在课题组研究的电磁式转差离合器基础上，提出了采用永磁转差离合器(PMSC)调节转向泵输出功率以实现低能耗及可变助力特性的新型电液助力转向系统（E-ECHPS），在研究E-ECHPS系统性能要求的基础上对其核心传动部件永磁转差离合器（PMSC）进行设计与性能研究，为重型车辆E-ECHPS的研发奠定基础。主要内容如下： 首先，分析研究了E-ECHPS及其核心部件永磁转差离合器（PMSC）的结构组成与工作原理，并根据试验所得的驾驶员偏好转向操纵力矩和仿真当量转向阻力矩，设计了E-ECHPS抛物线型助力特性曲线。在研究传统HPS和E-ECHPS转向泵转速-流量特性的基础上，对E-ECHPS转向泵进行转矩匹配，为PMSC的设计和性能验证提供依据。 其次，借鉴永磁电机场路结合的设计方法，建立了PMSC设计流程，根据样车相关技术参数和E-ECHPS系统性能，确定了 PMSC的设计要求和技术参数。运用Ansoft Maxwell软件建立了PMSC的电磁有限元模型，并对其进行空载和负载工况的瞬态性能分析。通过反复修改和仿真分析，确定了PMSC具体的机械和电磁参数。分析了PMSC输出转矩与转差的关系，通过调整外转子绕组阻值来优化临界转差以提高PMSC的效率。研制了PMSC样机及相应的转差离合器测试系统进行台架测试，试验结果表明，样机性能基本达到设计要求。 随后，基于直流斩波调速原理设计了PMSC的外控制调速电路，开关器件采用IGBT功率管，在Ansoft Maxwell中与本体模型相连进行调速仿真，电路在高负载和低负载工况下调速功能良好，具有较好的调速响应敏捷性。开发了PMSC的外控制电路并进行调速试验，高低负载工况下IGBT占空比与PMSC样机输出转速的关系与仿真结果基本吻合。 最后，以车辆在典型车速的直行和转向工况为例，对PMSC的能耗进行了仿真计算和对比，验证了 PMSC的良好节能潜力，为进一步研究E-ECHPS系统能量回收技术奠定了基础。 |
| 作者： | 赵回 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 江浩斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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