轎車膜片彈簧離合器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真分析,轎車膜片彈簧離合器系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真分析,轎車,膜片,彈簧,離合器,系統(tǒng),設(shè)計(jì),仿真,分析 附錄A 文 章 一種永磁雙穩(wěn)態(tài)電磁離合器裝置的分析與設(shè)計(jì) 蔡萬(wàn)麗，顧成林，胡曉東 先進(jìn)電磁工程技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，武漢430074;電子郵件:clgu@mail.hust.edu.cn(C.G.);xdhu@hust.edu.cn(X.H.) *發(fā)件人應(yīng)向其發(fā)出信函;電子郵件:wlcai@hust.edu.cn; 電話:+ 1 - 86-134-3718-8225。 學(xué)術(shù)編輯:保羅·斯圖爾特 電話:+86-134-3718-8225。 學(xué)術(shù)編輯:保羅·斯圖爾特 收到:2015年3月9日/接受:2015年6月1日/出版:2015年6月11日 摘 要 在內(nèi)燃機(jī)車和集中電動(dòng)汽車中，離合器已被廣泛應(yīng)用于汽車、汽車、汽車、汽車等領(lǐng)域。本文提出了一種將永磁雙穩(wěn)態(tài)電磁離合器單元(PMBECU)特別引入輪式電動(dòng)汽車，使輪轂與輪轂之間的剛性連接更加靈活。首先闡述了PMBECU的工作原理。然后，提出并分析了基本的磁路模型，然后通過(guò)研究PM漏磁系數(shù)對(duì)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，根據(jù)PMBECU的基本電磁特性，提出了當(dāng)前的脈沖電源，并通過(guò)改進(jìn)的有限元方法，分析了使PMBECU的運(yùn)行及其動(dòng)態(tài)特性的最小脈沖寬度。最后，研制并測(cè)試了樣機(jī)，驗(yàn)證了所有的分析結(jié)果。 關(guān)鍵詞:離合器單元；動(dòng)力學(xué)分析；電磁設(shè)計(jì)；有限元法(FEM)；永磁；雙穩(wěn)態(tài)操作 1.介紹 電動(dòng)汽車(EV)最近密集調(diào)查作為潛在解決方案不斷增長(zhǎng)的能源危機(jī)和環(huán)境污染的問(wèn)題[1 - 4],專注于傳動(dòng)形式,電機(jī)、控制器、電池、能源系統(tǒng),駕駛舒適,等等。與集中傳動(dòng)相比,輪電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車被認(rèn)為是更有能力的驅(qū)動(dòng)形式在不遠(yuǎn)的將來(lái)[5 - 7],由于其直接驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)(no-gearbox),更靈活的控制策略(每個(gè)輪子的扭矩是獨(dú)立控制的)，高的機(jī)械完整性(與傳統(tǒng)的汽油車有很大的不同)。然而，由于輪轂與電機(jī)之間的剛性連接，在突然啟動(dòng)和停止過(guò)程中不可避免地會(huì)引入機(jī)械沖擊和電磁脈沖，可能會(huì)對(duì)電機(jī)和控制器造成危害，降低驅(qū)動(dòng)舒適性[8-10]。 在傳統(tǒng)汽油車的基礎(chǔ)上，通過(guò)在輪轂與電機(jī)之間引入離合器，使剛性連接更加靈活的[11]，可以改善這種電動(dòng)汽車輪轂的機(jī)電沖動(dòng)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的傳統(tǒng)離合器電機(jī)和負(fù)載在(12、13)表明,起動(dòng)電流和混蛋在離合器耦合不同空閑下開(kāi)始速度可以減少小于1/2相比,直接開(kāi)始,電動(dòng)勢(shì)和沖動(dòng)回控制器可以通過(guò)分離消除制動(dòng)(電動(dòng)機(jī)停止自然斷開(kāi)后制動(dòng)負(fù)荷)。此外，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，傳統(tǒng)離合器在空轉(zhuǎn)時(shí)用于切斷發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)，以避免自旋損失，延長(zhǎng)機(jī)器[14]的生命周期。此外，在輪內(nèi)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車中，在滑行[15]時(shí)，采用離合器將電機(jī)從輪轂上分離，以減少損失。 然而，傳統(tǒng)的機(jī)械式離合器系統(tǒng)[16,17]不適合在集線器中可用的有限空間，并且需要定期維護(hù)，這使得它不適合在車輪內(nèi)的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)器。此外，電磁離合器[18,19]，容易被電流控制，耗能大，同時(shí)也存在在轂內(nèi)調(diào)節(jié)形狀的問(wèn)題。在[20]的其他離合器中，一個(gè)人遇到一個(gè)或所有上述的問(wèn)題，因此也不是合適的選擇。本文提出了一種永磁雙穩(wěn)態(tài)電磁離合器單元(PMBECU)，它是由電流控制，由永磁保持在穩(wěn)定狀態(tài)，因此是一種節(jié)能的裝置，并且具有平直結(jié)構(gòu)，使其在有限的空間內(nèi)的放置成為可能。離合器系統(tǒng)是通過(guò)在電動(dòng)機(jī)周圍裝配幾個(gè)PMBECUs，結(jié)合摩擦或顎對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 作為離合器系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，本文重點(diǎn)研究了PMBECU的電磁設(shè)計(jì)和分析。電磁閥[21]、電動(dòng)工具[22]、振子[23、24]、換擋器[25-27]等線性電磁裝置的設(shè)計(jì)與分析，主要采用有限元法(FEM)進(jìn)行。同樣，為了滿足在輪轂有限空間內(nèi)適應(yīng)離合器的需要，F(xiàn)EM對(duì)PMBECU的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究了PM的漏磁系數(shù)。此外，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)PMBECU操作的簡(jiǎn)單可靠控制，通過(guò)改進(jìn)FEM計(jì)算了PMBECU的動(dòng)態(tài)特性，表明低功耗電容脈沖電源是非常合適的。分析了溫度對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響。通過(guò)對(duì)樣機(jī)的測(cè)量，驗(yàn)證了分析方法和結(jié)果的正確性。 2.工作原理 PMBECUs的裝配實(shí)現(xiàn)了輪轂與電機(jī)之間的柔性連接如圖1a所示，PMBECU的結(jié)構(gòu)如圖1b所示，其中兩個(gè)具有相反極性的PMs安裝在剛性e型鐵磁基的兩側(cè)。鐵磁驅(qū)動(dòng)裝置被放置在兩個(gè)非磁性的低摩擦滑道中。兩個(gè)線圈連接n系，繞在每個(gè)滑道上。 圖1所示(a)輪轂與電機(jī)的柔性連接(b) PMBECU的結(jié)構(gòu) Figure 1 (a) Flexible connection of hub and motor (b) Structure of the PMBECU PMBECU的二維(2D)分析模型，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)注如圖2所示，其中正確的方向?yàn)榱瓦\(yùn)動(dòng)變量的正方向。 圖2 PMBECU的二維分析模型 Figure 2 2D analysis model of the PMBECU 沒(méi)有注入線圈的PMBECU的通量線分布如圖3a所示。顯然，動(dòng)力裝置由左PM保持在穩(wěn)定狀態(tài)，不消耗能源。當(dāng)電流方向合適時(shí)(即，如圖2所示的當(dāng)前方向)和訪問(wèn)線圈的值，移動(dòng)器極化，相應(yīng)的通量線分布如圖3b所示。動(dòng)車機(jī)將很快被由此產(chǎn)生的電磁力從左穩(wěn)態(tài)推進(jìn)到右。同時(shí)，位置傳感器自動(dòng)切斷電流，電機(jī)由正確的PM控制，再次不消耗任何能量，雙穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 圖3磁通線分布(a)穩(wěn)定狀態(tài)(b)運(yùn)動(dòng) Figure 3 Magnetic flux lines distribution. (a) Steady state; (b) Action. 很明顯,PMBECU具有平面結(jié)構(gòu)因此適合放置在一個(gè)有限的空間,和接觸和分離之間的轉(zhuǎn)換是真正可以方便地操縱,因此只有一個(gè)即時(shí)切換所需電流,但大多數(shù)時(shí)間是在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)由一個(gè)點(diǎn),因此節(jié)能。 3電磁設(shè)計(jì) 3.1磁路模型 根據(jù)磁通線分布如圖3所示,假設(shè)鐵磁材料有無(wú)限的滲透率和忽視接觸的空氣間隙,磁路關(guān)系的PMBECU線圈開(kāi)路的情況下可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)化的表示磁網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。 圖4 簡(jiǎn)化磁網(wǎng)絡(luò) Figure 4 Simplified magnetic network 磁網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)獨(dú)立的分支,是Φδj magneto-motive迫使布置點(diǎn)的氣隙,磁通穿過(guò)極面發(fā)的每一邊,方程(1)-(3),分別為: Fmj = H c hm δ j ( kσj hm μr + δ j ) (1) L δj = μ0 Sm δ j (2) Br,Hc,μr剩磁、矯頑力,和相對(duì)滲透率的點(diǎn),hm和Sm的厚度和極面區(qū)域點(diǎn),δj氣隙長(zhǎng)度是標(biāo)記在圖2中,μ0空氣的磁導(dǎo)率,和kσj是漏磁系數(shù)定義為: kσj = F mj F δj (4) Φmj在哪主磁通通過(guò)底部的點(diǎn)。 麥克斯韋應(yīng)力張量由下式[27]給出 t n = (B n2 - Bs2 ) (2μ0 ) (5) t s = B n Bs μ0 式中Bn、Bs分別為動(dòng)器上通量密度的外法向分量和切向分量。在無(wú)限滲透表面之外，通量密度只有一個(gè)法向分量。因此,結(jié)合方程(3),夾持力(水平)穩(wěn)態(tài)(δ1 = 0,δ2 = lt,lt是旅行的長(zhǎng)度mover)可以近似計(jì)算: ? ? f H = B δ21 S m - B δ22 S m = B r2 Sm ? 1 - 1 ÷ ? ÷ (6) 2 μ 0 2 μ 0 2μ0 ( lt hm ) 2 è ? ? kσ2 + μr ÷ ? ÷ 迫使規(guī)范化fb = 0.5 br2sm /μ0(下同),夾持力是: f H = 1- 1 (kσ2 + μr lt hm ) 2 (7) 顯然,PMBECU的夾持力是由kσ2(泄漏系數(shù)δ= lt)、旅行長(zhǎng)度厚度的比值lt /嗯,下午和晚上的特點(diǎn)。此外,漏通量kσ2系數(shù)是一個(gè)函數(shù)的結(jié)構(gòu)參數(shù),并可以通過(guò)方程計(jì)算。 (4)有限元分析得到的磁通后 通過(guò)將電流從0增加，可以得到移動(dòng)者所經(jīng)歷的電磁力，進(jìn)而得到理想的閾值電流，該閾值電流對(duì)移動(dòng)者的作用至關(guān)重要，與水平電磁力fmx = 0相對(duì)應(yīng)。本文將電流歸一化為ib = Hchm/N，其中N為一個(gè)線圈的匝數(shù)。 3.2主要結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) PMBECU在絕大多數(shù)情況下都是穩(wěn)定狀態(tài)，由保持力可靠地維持，因此保持力是最重要的指標(biāo)。根據(jù)方程(7),漏磁系數(shù)kσ2在分離方面,這是一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù),在夾持力有很大的影響。此外，漏磁系數(shù)決定了PM的合理使用。因此，主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)(如圖2所示)，即點(diǎn)wm的寬度,高度從下午到基地惠普、和旅游發(fā)lt的長(zhǎng)度,通過(guò)研究kσ2,優(yōu)化結(jié)合保持力和閾值電流，其中其他尺寸比(與hm成比例)保持不變，其中一個(gè)參數(shù)變化范圍為hp/hm = 1.2, wm/hm = 2.5, lt/hm = 2。 kσ2對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化如圖5所示。從圖5a可以看出，當(dāng)hp大于hm的1.5倍時(shí)，泄漏通量系數(shù)增加的非常緩慢，所以hp最好在hm的1-1.5倍以內(nèi)， 這也說(shuō)明PMBECU是可以平坦結(jié)構(gòu)的。同樣，wm最好是hm的2.5倍，如圖5b所 示。圖5 c顯示了漏磁系數(shù)與lt kσ2幾乎線性增加,顯示沒(méi)有明顯的拐點(diǎn)。但是從圖5d可以看出，當(dāng)lt比hm大2倍時(shí)，保持力增長(zhǎng)非常緩慢，同時(shí)閾值電流不斷增大，使得動(dòng)刀的動(dòng)作更加困難。因此，在1.5-2倍于PM的厚度范圍內(nèi)的lt是更合理的。 圖5 pimization(a)從PM到base的高度(b)點(diǎn)的寬度(c)旅行長(zhǎng)度(d)旅行的長(zhǎng)度 Figure 5 Opimization (a) Height from PM to base (b) Width of PM (c) Travel length(d) Travel length. 4.動(dòng)力學(xué)分析 4.1.電磁特性 基于上述分析，設(shè)計(jì)了一個(gè)PMBECU原型，其主要參數(shù)如表1所示，如圖6所示。假設(shè)搬家公司是固定在不同的位置，改變線圈中的電流(恒直流波)，用有限元法計(jì)算磁場(chǎng)，用(5)計(jì)算動(dòng)刀所受的力，得到動(dòng)刀對(duì)電流i和位移x的電磁力如圖7所示。 表1主要設(shè)計(jì)參數(shù) Table 1 Leading design parameters Parameter Value Parameter Value Thickness of PM hm 2.5 mm Width of base wb 80 mm Width of PM wm 6 mm Remanence of PM Br 0.4 T Length of PM lm 20 mm Coercivity of PM Hc 318 kA/m Height of PM to base hp 3 mm Turns of coil N 60 Travel length lt 4.8 mm Mass of mover m 56 g 圖6 原型 Figure 6 Prototype 從圖7a可以看出，對(duì)于開(kāi)路條件，i = 0水平力曲線表明PMBECU有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，一個(gè)是來(lái)自PM的磁力，另一個(gè)是不穩(wěn)定的平衡點(diǎn)(半行程長(zhǎng)度位置)。當(dāng)動(dòng)車超過(guò)這個(gè)不穩(wěn)定點(diǎn)時(shí)，即使關(guān)閉電流也可以自動(dòng)將動(dòng)車?yán)搅硪粋€(gè)穩(wěn)態(tài)。由于電流增加到理想閾值電流i = 0.49，動(dòng)車開(kāi)始移動(dòng)。線圈的最大電流受PM的消磁曲線的拐點(diǎn)(不可逆退磁的臨界點(diǎn))限制，在這個(gè)原型中，i = 0.77。 事實(shí)上，由于垂直方向上的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，mover經(jīng)歷了一個(gè)向下的垂直電磁力(如圖7b所示)，它引入了摩擦阻力。因此，計(jì)算摩擦力和其他誤差(材料、模型、測(cè)量等)，實(shí)際的閾值電流大于計(jì)算值，即為原型的0.52。此外，為了保證PM的性能，最大電流應(yīng)該限制為iM = 0.7。 圖7 電磁力(a)水平(b)垂直 Figure 7 Electromagnetic forces. (a) Horizontal; (b) Vertical. 當(dāng)電流大于閾值電流時(shí)，合力為正的水平力開(kāi)始驅(qū)動(dòng)動(dòng)車，力是位移單調(diào)遞增的函數(shù)。在經(jīng)過(guò)PMBECU的中點(diǎn)后，mover可以到達(dá)另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，電流關(guān)閉(即:，脈沖電流只維持行程長(zhǎng)度寬度的一半)。此外，考慮到慣性運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)的變化，電流的脈沖寬度可以更小。因此，需要對(duì)PMBECU進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。 4.2動(dòng)力學(xué)方程和分析方法 由于PMBECU的運(yùn)動(dòng)對(duì)稱性，只研究了動(dòng)刀從左向右的運(yùn)動(dòng)。假設(shè)靜摩擦系數(shù)等于運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)，則確定動(dòng)力學(xué)特性的磁運(yùn)動(dòng)學(xué)耦合數(shù)學(xué)方程為: f mx - f z = mdv dt (8) v = dx dt (9) f mx = q ( x, i ), f my = p ( x, i) (10) f z = μs ( f my + mg) (11) 那么fmx和fmy水平和垂直電磁力推動(dòng)者,fz阻力,v是發(fā)的速度,μs靜摩擦系數(shù)是0.065,這個(gè)原型(測(cè)量)和g重力加速度是恒定的。 PMBECU的動(dòng)力學(xué)分析是為了說(shuō)明磁場(chǎng)與運(yùn)動(dòng)的耦合關(guān)系。為適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)尺寸的不同摩擦阻力條件，提出了一種改進(jìn)的有限元分析方法。如圖8a所示，在靠近PMs點(diǎn)處建立兩個(gè)lt長(zhǎng)度的矩形區(qū)域(即材料變化區(qū))，并將其均勻嚙合成n步的四邊形，即，步長(zhǎng)為x = lt/n。左邊和右邊的初始滲透率是設(shè)置為鐵(μFe)和空氣(μ0)分別。如圖8b所示，如果第一個(gè)x的滲透率與左邊的材料相嚙合變異區(qū)域變成μ0第x網(wǎng)格在正確的μFe,同樣意識(shí)到x位移的推動(dòng)者。因此，一次網(wǎng)格可以覆蓋移動(dòng)機(jī)[23]的移動(dòng)長(zhǎng)度位移。 (a) n·Dx μFe μ0 μ0 μFe μFe μ0 （b） 圖8網(wǎng)格技術(shù) (a)網(wǎng) (b)原則 Figure 8 Onetime mesh technique (a) Mesh (b) Principle 此外，通過(guò)將位移設(shè)為已知質(zhì)量，而將時(shí)間設(shè)為未知變量，并在每次材料變化前計(jì)算時(shí)間、速度和電流，整個(gè)PMBECU運(yùn)動(dòng)過(guò)程(即， PMBECU的動(dòng)力學(xué)特性可通過(guò)一次網(wǎng)格求解。這種改進(jìn)后的FEM分析流程圖如圖9所示，其中既考慮了當(dāng)前的變化，又考慮了電阻的變化，這很容易通過(guò)商業(yè)FEM軟件(如ANSYS可編程設(shè)計(jì)語(yǔ)言)實(shí)現(xiàn)。在本文中，在動(dòng)車的每一邊，材料變化區(qū)域的前部分都被精細(xì)地嚙合，后部分被粗略地嚙合(因?yàn)榍安糠治灰菩枰嗟臅r(shí)間)，從而提高精度，減少計(jì)算量。 4.3最小驅(qū)動(dòng)脈沖寬度 脈沖閾值電流訪問(wèn)(在脈沖寬度的計(jì)算,給出了位移的長(zhǎng)度),可以解決改進(jìn)的有限元?jiǎng)恿W(xué)方程,然后脈沖寬度的時(shí)候,最后的力和速度曲線和位移和不同的脈沖寬度,都可以獲得。最小脈沖寬度tw是閾值電流的脈沖寬度，該閾值是關(guān)鍵的，它支持在接觸和分離之間切換PMBECU，即。，當(dāng)脈沖寬度小于tw時(shí)，動(dòng)車速度為負(fù)值。原型的合力和速度曲線，隨位移和脈寬而變化，如圖10所示。 圖9 用改進(jìn)的有限元法求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的流程圖 Figure 9 Flowchart for solving the dynamics by improved FEM. 圖10 不同脈沖寬度下的動(dòng)力學(xué)特性(a)合成水平力(b)速度 Figure 10 Dynamics characteristic under different pulse width (a) Resultant horizontal force (b) Velocity 被訪問(wèn)的脈沖電流的寬度越小，電動(dòng)機(jī)所經(jīng)歷的切換過(guò)程就越均勻。當(dāng)加速位移比減速位移稍長(zhǎng)時(shí)，則是實(shí)現(xiàn)PMBECU在穩(wěn)態(tài)間切換的最小電流脈沖寬度，在本樣機(jī)中為tw = 18ms。 5. 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 PMBECU的實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)裝置如圖11所示。首先，測(cè)量了不同位置的持力，并與有限元法進(jìn)行了比較。 計(jì)算結(jié)果(有一個(gè)初始?xì)庀鼎? = 0.1毫米和接觸氣隙的中期部分δ0 = 0.18毫米已占據(jù)在有限元模型),如圖12所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果略小于仿真結(jié)果，仿真結(jié)果主要?dú)w因于PM的圓角，但仍顯示出可接受的工程精度。 圖11 (a)實(shí)驗(yàn)電路(b)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)①原型②電容器供應(yīng)③激光位移傳感器 Figure 11 (a) Experimental circuit;(b) Experimental rig① Prototype② Capacitor supply ③ Laser displacement transducer 圖12不同位置的持力比較 Figure 12 Comparison of the holding force at different positions 應(yīng)用于線圈的脈沖電流近似是由電容器放電產(chǎn)生的低功率脈沖電源。通過(guò)改變電容(即，改變脈沖寬度)，調(diào)整充電電壓(保持iM = 0.7)，可以得到可行的最小脈沖寬度，在本樣機(jī)中為tw = 5.2 ms，對(duì)應(yīng)的放電電流曲線如圖13所示。由于最大放電電流大于閾值電流，且連續(xù)放電電流曲線優(yōu)于矩形脈沖電流，所以小功率電容器電源的最小脈沖寬度要小得多。 錫的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)PMBECU(環(huán)境溫度為25°C),主要電氣參數(shù)Cb = 8.6 mF,Rb = 1.15?,推動(dòng)者的位移記錄由一個(gè)激光位移傳感器。實(shí)際上，改進(jìn)的FEM也可以得到低功耗電容器電源的動(dòng)態(tài)特性和最小脈沖寬度，每一步的電流值由電路方程求解。 圖13低功率電源的放電電流曲線對(duì)樣機(jī)的切換至關(guān)重要 Figure 13 Discharge current curve of the low power supply which critically enables the switchover of the prototype 改進(jìn)的有限元模擬和實(shí)驗(yàn)的比較動(dòng)力學(xué)特征的結(jié)果顯示在圖14中,它顯示了一個(gè)令人滿意的協(xié)議,除了輕微的反彈的推動(dòng)者,實(shí)驗(yàn)速度和動(dòng)態(tài)力發(fā)源于測(cè)量位移的微分和二階微分曲線。因此，改進(jìn)的有限元方法是對(duì)PMBECU進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的有效方法。更重要的是,在恒流的動(dòng)力學(xué)特征相比,在發(fā)力比較均勻,發(fā)的速度是穩(wěn)定的,和控制更簡(jiǎn)單(當(dāng)前自動(dòng)衰減沒(méi)有斷開(kāi)的位置檢測(cè)),因此代表了PMBECU最優(yōu)供電方案。 圖14 低功率脈沖電源下的動(dòng)力學(xué)特性比較（a）速度 (b)合成水平力 Figure 14 Comparison of dynamics characteristics under low power pulse supply. (a) Velocity(b) Resultant horizontal force 在輪內(nèi)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，該設(shè)備工作條件苛刻——振動(dòng)、溫度變化、電磁干擾等。振動(dòng)和電磁干擾分別影響PMBECU的機(jī)械可靠性和控制可靠性。然而，從電磁分析的角度來(lái)看，溫度的變化主要改變了PMBECU的電磁特性。當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻大約每攝氏度增加0.43%，電阻Rb 25°C)。最大放電電流imax的對(duì)應(yīng)變化如圖15a所示。如圖所示,當(dāng)溫度小于0°C,imax是比我大10%將不可逆轉(zhuǎn)地消磁的點(diǎn),從而表明釹鐵硼點(diǎn)比鐵氧體點(diǎn)是更好的選擇。當(dāng)溫度高于150°C,imax小于閾值電流雖然電容器是無(wú)限的,這將禁用PMBECU,因此應(yīng)該避免。圖15 b顯示了最小電容的變化Cmin(Cb 25°C)相比,極度使PMBECU在不同的工作溫度。實(shí)驗(yàn)的四個(gè)測(cè)點(diǎn)驗(yàn)證了仿真的有效性。由圖15b可知，當(dāng)溫度升高時(shí)，由于imax的降低，PMBECU的工作需要更大的電容。因此，電容器的尺寸應(yīng)由最大工作溫度決定。 圖15 電磁特性隨溫度變化(a)最大放電電流(b)最小電容器使PMBECU的工作成為可能 Figure 15 Electromagnetic characteristics variation with temperature (a) Maximum discharge current;(b) Minimum capacitor enables the work of the PMBECU 6.結(jié)論 本文提出了一種永磁雙穩(wěn)態(tài)電磁離合器單元，將其引入到輪式電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)器中，使輪轂與車輪之間的剛性連接更加靈活。PMBECU的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,研究泄漏系數(shù),夾持力,和閾值電流,使點(diǎn)的寬度,高度從下午到基地,和旅行的長(zhǎng)度最好在分別在2.5，1.2，2次點(diǎn)的厚度。 基于最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，制作了一個(gè)PMBECU原型?；镜碾姶盘匦员砻鳎}沖電源較好地控制了PMBECU。為此，提出了一種改進(jìn)的有限元方法，以獲得閾值電流的動(dòng)態(tài)特性和最小脈沖寬度。通過(guò)對(duì)原型的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，驗(yàn)證了靜態(tài)力和動(dòng)力學(xué)特性的仿真結(jié)果。分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，低功率電容器電源非常適合PMBECU，在最大工作條件溫度下決定電容器的尺寸。分析方法和結(jié)果為整個(gè)離合器系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) 1、Chan、C.C.、Bousayle、A、陳、KY、電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池汽車：結(jié)構(gòu)和建模。IEEE Trime.VEH。技術(shù)專家2010, 59, 589—598。 2、Chau、K.T.、Chan、C.C.、劉、C.H.電動(dòng)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車用永磁無(wú)刷傳動(dòng)概述。IEEE Trime.印度電子2008, 55, 2246—2257。 3、李、C.、劉、C.H.、Chau、K.T.：一種用于范圍擴(kuò)展電動(dòng)汽車的無(wú)磁軸向磁通電機(jī)。能量2014, 7, 1483–1499。 4、李，H.D.；Sul，S.K.；CHO，H.S.；李，J.M.先進(jìn)的換檔和離合器策略的并聯(lián)混合動(dòng)力汽車。IEEE標(biāo)準(zhǔn)。2000, 6, 26—32。 5、Rahman，K.M.；帕特爾，N.R.；沃德，T.G.；Nagashima，J.M.；CARICCHI，F(xiàn)；Cracimimbi，F(xiàn).用于燃料電池電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車推進(jìn)系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)輪式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。IEEE Trime.印度藥典2006, 42, 1185—1192。 6、薩凱，S，SADO，H.；HORI，Y.運(yùn)動(dòng)控制在電動(dòng)汽車中，四個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的輪式馬達(dá)。IEEE Trime.機(jī)器。1999, 41, 9—16。 7、Ifedi、C.J.、梅克羅、B.C.、布羅克韋、S.T.M.、自夸、G.S.、阿特金森、G.J.、Perovic、D.K. 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