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轮毂电机电磁离合器及系统的一体化设计研究
| 论文题名： | 轮毂电机电磁离合器及系统的一体化设计研究 |
| 关键词： | 电动汽车;轮毂电机;电磁离合器;一体化设计 |
| 摘要： | 轮毂电机驱动电动汽车由于动力传动效率高且响应速度快等优点，在新能源汽车中有着良好的发展前景。目前现有的轮毂电机驱动电动汽车采用电机与轮毂紧固连接的方式，因此不可避免地会出现电磁冲击和机械冲击。由此参考内燃式汽车，将离合器应用于电动汽车中以实现电机与轮毂之间的柔性连接。基于轮毂电机驱动电动汽车的特点，该离合器需扁平小巧以适应狭小的轮毂空间，不持续耗能以减小对电能的损耗。根据上述要求，本文提供一种全新的解决方案，设计了专门应用于轮毂电机驱动电动汽车中的新型永磁双稳态电磁离合器系统。该系统仅离合动作时通入脉冲电流，能量损耗小；在离合动作完成后，可持续保持稳态输出无需持续耗能；可使轮毂电机空载起动，自然停车，有效地缓释了机械冲击和电磁冲击。 本文首先介绍该新型永磁双稳态电磁离合器的结构和原理，通过有限元分析对比得到二维简化磁路计算模型，推导得到离合器动作过程中滑块所受电磁作用力。进而建立离合器装置的动力学计算模型，并搭建装置实验平台。 在电磁分析、动力学分析的基础上，对电磁离合器以及轮毂电机做嵌入式一体化设计得到新型永磁双稳态电磁离合器系统，并按照其结构和功能具体分为轴突式和摩擦式两种。 在轴突式电磁离合器系统中，其在接合过程中受主、从端的转速差影响较大，如系统结构设计不合理，没有充分考虑转速差范围则可能造成动力传递不成功甚至轴突损坏。因此在详细分析轴突与从动端在接合时的各个阶段的基础上，提出了动态接合时的转速差公式，为轴突式离合器系统的参数优化设计提供了理论依据。 在摩擦式离合器系统中，离合器轴突与摩擦盘紧固连接。主动端摩擦盘与从动端摩擦盘接合时，由于离合器底座侧壁通孔使得滑块产生偏移角度。若离合器结构设计不合理，则可能导致偏移角度过大，轴突上的轴向作用力分量导致摩擦盘接合失败、影响摩擦盘寿命。因此有必要对离合器做结构优化，提出了满足摩擦式离合器系统可靠动作时的偏移角度公式。此外，对影响离合器组动作不一致的因素做分析，得到各影响因素的误差范围。 最后，对离合器系统的控制电路进行参数设计，根据离合器动作过程中所需绕组电流呈下降趋势的特点，选择小功率脉冲电源作为供电方案。通过仿真计算得到满足滑块动作时的最小电流后，提出了等斜率方法得到绕组放电电流与最小电流之间的参数关系，给出脉冲电源的设计方案及流程。此外，设计了离合器组动作一致性检测及控制装置，兼顾误差检测和循迹控制功能，以满足不同场合时的应用需求。 |
| 作者： | 于伟光 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 辜承林 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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