首页@恒行3注册@首页在汽车行业里，电驱动系统可是越来越受重视了，为啥呢？就因为它效率高、重量轻，结构还简单呗。好多电驱动系统都已经是为汽车应用开发出来的了，像那种电机在车辆前部的集中式系统，还有每个轮毂上都有电机的轮毂系统都有了。

　　轮毂直接驱动电机用来推动轮式车辆，这法子最简单也最轻省。不过呢，这轮毂电机有个大问题，就是它的质量。为啥这么说呢？因为这玩意会让车轮质量增加，这样一来车辆悬架的性能就下降了。

　　那种能减轻这种担忧的不咋地的电机啊，还得有高扭矩密度才行呢，为啥呢？因为这样才能提供直接驱动应用所需要的高扭矩嘛。

　　想让电机质量变小的话，可以往轮毂驱动的转子上加永磁体，这样不用加大绕组尺寸就能让磁通密度变大。不过呢，高性能的永磁体里有稀土金属，这种永磁体又贵又容易坏。就因为这些，再加上轮毂开关磁阻电机简单又可靠，所以它是个挺好的选择。

　　想把开关磁阻电机用到轮毂上，就得把扭矩密度提上去，这不，已经有几种新的开关磁阻电机设计被提出来提高扭矩密度了。

　　电机要是有最佳径向磁通定子极、轴向磁通定子极，还有双定子和更多转子极的话，那这电机的设计就是最棒的。

　　可现有的拓扑就那么些，它们呢，弄出个新的双定子拓扑结构。这结构能让磁通量朝着能产生大扭矩和高能量转换效率的方向穿过转子。但这结构里面的转子是那样配置的，想把它用到轮毂电机上，难喽。

　　但多出来的转子极会让电机的峰值扭矩降低呢。虽然有些开关磁阻电机的转矩密度挺高的，也已经生产出来了，可在转矩密度这方面，没有哪个开关磁阻电机能比得上永磁电机。

　　开关磁阻电机的转矩密度比永磁电机的转矩密度低，这是好几个因素造成的，像磁滞损耗啊、磁饱和啊，还有绕组电感更高这些情况。

　　用新的相位配置能减少磁滞损耗，可现有的那些靠避免磁通反转来减少磁滞损耗的设计呢，它们占的体积比有磁链反转的机器还大呢。

　　绕组匝数少点，电流密度高点，就能把绕组电感的大小缩到最小。要不就整个带动态开关角度的控制器，这样也能让绕组电感对相电流的影响变小。

　　有上面这些因素在呢，就得有个全方位的电磁现象模型，靠这个模型来找出开关磁阻电机设计里那些能让转矩密度变大的特征。

　　开关磁阻电机的模型能用好些技术来开发呢，像磁等效电路啊，麦克斯韦应力张量呀，还有有限元分析之类的。

　　可模型得适用于各种各样的电机才行，这样才能推动设计进程嘛。磁等效电路模型这玩意儿修改起来挺容易的，改改就能用到各种电机上了。

　　可那些过程得先知道磁通分布和机器参数才行。麦克斯韦应力张量就不一样了，它不需要精确的磁通分布知识，还能用于要求高精度的模型呢。

　　电机的几何形状要是复杂的话，算起来可能老费劲了。复杂几何形状可以用有限元分析，不过这有限元分析的过程可能得花老长时间了。

　　新型轴向磁通开关磁阻电机被开发出来了，这电机的扭矩密度挺高的。它相位配置很独特，磁滞损耗就低。而且呢，它用的是简单的模糊控制技术，恒定功率范围就比较长。

　　这个拓扑是用混合技术设计的，它靠算出每个电机速度下的最佳开关角度来增加平均扭矩，不像那些现有的拓扑结构，它们是用单一建模技术来设计和优化的。

　　设计这事儿分三步来。第一步呢，就用麦克斯韦应力张量去挑轴向磁通开关磁阻电机的配置。

　　第二部分呢，用磁等效电路来查看轴向磁通开关磁阻电机的动态情况，最后呢，靠有限元分析来研究电机性能的精确测量数值。

　　这些测量的数据过会儿会用来搞动态仿真呢。提出的这个拓扑结构啊，能让转子对着定子垂直地动，这么一来，每相的电感就会发生变化喽。

　　这种设计特征最开始被提出来了，还有控制这种变化的法子呢，可是能直接减少这些变化的设计技术一直都没被搞定。

　　几何设计参数呢，能用经验或者物理方程来定性地描述，有几种标准化电机是可以用经验设计方程的。

　　小的设计修改对它们没多大影响，像堆栈长度、极数、外半径和背铁饱和点这些方面的修改都算。电机设计的物理方法呢，不管啥设计修改它都能响应，不管是磁极形状、间隙形状、绕组几何形状，还是驱动电流和相位激活策略的修改。

　　还能用来选择设计自身呢，就因为这个，用物理办法设计出了一种新型的分体转子定子轮毂电机。

　　新机器瞅着跟简单的轴向磁通开关磁阻电机没啥本质区别，不过改了下尺寸以后，就能用新的激活策略来特别地利用背铁了，传统电机可不让转子和定子垂直运动呢。

　　有些作品探讨过这种机器的控制，传统电机呢，还会用到连接转子极的“轭”，这样磁通量就能从一个极流到下一个极了。

　　径向配置里确实有那种机器，它没有磁通反转，不过呢，这些机器可比有磁通反转的同类机器占的地方大。

　　因为没有轭，有上面说的那些功能的机器呢，它比那种类似的轴向磁通装置占的地方要小，而且定子里没有磁通反转。

　　把基于规则的滤波器用到电机几何形状的离散版上，从时不变等效电路得出瞬态轴向磁通开关磁阻电机行为的动态模型。这等效电路是用积分电感函数搞出来的，不过气隙的磁导率大多了。

　　把网格线细分一下，每个面积单位就叫做网格单位了。从每个带源的定子极表面出发，经过气隙、转子极，再到下一个定子极，最后回到最开始的那个定子极，这样就能追踪到每个网格单元的一条磁通路径了。

　　算出磁通路径的磁阻、磁通总量还有扭矩之后，转子就沿着一个网格单元的弧转一下，然后再把这过程重新来一遍。

　　转子转一整圈的时候呢，转子的垂直位置就会沿着向上的径向矢量往上增加，这是为了搞清楚垂直位移对磁阻、磁通还有扭矩有啥影响。

　　田口方法改进后呢，就用灵敏度和正交阵列的原理，把电机优化时要考虑的参数数量给减少了。要是不这么干的话，对大多数计算方法来说，要考虑的参数可就太多了。

　　所有别的电机尺寸呢，要么用相关参数来表述，要么靠改进的田口方法在优化的时候给消除掉，再不然就由轮毂应用里的几何约束来确定。

　　轴向磁通电机热模型的热量输入能用磁动势归一化，这样归一化后，就能把进一步计算分析的结果用到磁动势固定的一系列设计里去了。

　　热模型要是用归一化热输入的话，就可以用线性等效电路来开发。得建立一个能描述电机每个子部件位置的节点结构，节点之间呢，是靠代表传导的热阻连接起来的，而且每个节点都还有个电容元件呢。

　　这个电容元件呢，它代表的是这个子组件的热容。要是想把对流或者辐射的情况考虑进去的话，还能再加点别的元素。轴向磁通开关磁阻电机的模型是绕着两个轴呈轴对称的，这么一来，用整个电机的一部分就能代表整个电机了。

　　用归一化模型来输入的话，还能靠有限元分析给各种设计搞出一组标准化的数据呢。这个有限元分析啊，可以在二维或者三维里做，虽说以前好多成果都是用二维有限元分析搞出来的。

　　但是呢，把二维有限元分析用到轴向磁通电机上是有毛病的，为啥呢？因为这轴向磁通电机是在垂直于磁链流动方向的平面上转的呀。

　　在每个区域都用上合适的电流密度，最后呢，指定一个四面体有限元分析网格，这个网格的最小分辨率得等于或者小于最小气隙的大小。

　　垂直位移呢，是用来把电压输出设定点调到能给出最佳扭矩的值的，还能减少转子大位移带来的纹波。控制器输出的电压偏移呀，是用来改驱动器节气门输入电压的，这样转子移位的时候就能恢复峰值扭矩啦。

　　模糊控制器和砰控制器一块用的话，能最大程度地让开关角度之间的相电流变小。在单脉冲模式里，速度低的时候得进行电流斩波，这样能减轻纹波，这和那些速度范围宽、扭矩要求高的其他直接驱动应用是一样的。

　　新的轴向磁通开关磁阻电机拓扑结构有这些特点：磁通路径短、是轴向磁通、外转子这种配置、转子定子耦合是分离式的，而且定子里没有磁链反转。

　　跟标准轴向磁通开关磁阻电机比起来，有个根本的改进，就是背铁磁通路径变得更大了，绕组每匝的磁阻也更低了，还利用混合建模技术搞出了新拓扑的综合模型呢。

　　积分电感计算取代传统电感计算或者磁导率计算，用基于积分电感函数的数字代码而非有限元分析来给瞬态电机行为建模，就因为这些不一样的地方，新的建模技术更准了。

　　和别的用在轮毂上的开关磁阻电机拓扑比起来呢，仿真的结果显示，新的那种轴向磁通开关磁阻电机，它的质量扭矩密度更高，体积扭矩密度也差不离，不过它连续运行时的热性能还没被评估呢。

　　另外，有限元分析算出来的结果显示，哪怕气隙再大些，新拓扑结构的ECE也比其他同类型的电机要高呢，只是效率都差不太多。

　　这就意味着这个拓扑结构在低速、高扭矩的应用里挺合适的，所以新的轴向磁通开关磁阻电机拓扑结构能用在轮毂直驱电动汽车上，或者其他既需要高扭矩又得有高耐用性的应用里。

　　以后的工作能重点放在改进优化流程这块儿，像瞬态分析、对积分电感函数做非线性调整，还有搞出更好的控制设计啥的。

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