项目名称: 高转矩密度轴向磁场无刷记忆电机及其控制系统研究

项目编号: No.51507082

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 电工技术

项目作者: 曹永娟

作者单位: 南京信息工程大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 电动汽车轮毂电机应具有较高出力和较宽调速范围,轴向磁场电机的扁平结构特别适用于电动汽车轮毂电机。常规的轴向磁场永磁电机气隙磁场基本保持恒定,限制了其在电动汽车宽调速直驱场合的应用。本项目将记忆电机原理与轴向磁场永磁电机结构有机结合,充分利用钕铁硼的优异固有特性及铝镍钴的易充、去磁特性,提出了一种具有高转矩密度并能弱磁扩速的轴向磁场无刷记忆电机(axial-flux brushless memory machine, AFBLMM)。本项目研究该类电机的结构特点、设计规律,掌握其参数计算以及性能分析方法;研究该电机的运行机理,包括三种磁场相互渗透情况和规律;建立该电机及控制系统的仿真模型;研制样机,并搭建电机控制实验平台,研究电机磁场在线调节与控制策略。本项目的研究,将有效改善轴向磁场电机调速范围窄的不足,实现电机宽调速范围运行,为该类电机在电动汽车轮毂直驱场合的应用提供理论基础和技术支持。

中文关键词: 记忆电机;轴向磁场;混合永磁;磁通可控;无刷

英文摘要: The basic characteristics which are required by in-wheel motor of electric vehicle should include high torque density and wide speed range. The flat structure of an axial-flux permanent magnet (AFPM) machine is especially suitable for the in-wheel motor. However, due to the nearly constant air-gap field produced by magnets, it is difficult to regulate the flux and the speed range is limited. The project proposes a high torque density and flux-weakening axial-flux brushless memory machine (AFBLMM) which combines memory machine principle and AFPM machine structure and makes full use of neodymium iron boron (NdFeB) PM with excellent natural characteristics and aluminum nickel cobalt (AlNiCo) PM with intrinsical low coercivity and high remanence. The project aims to investigate the machine structure characteristics, design theory and the computation method of electromagnetic performances. The field-control physics of AFBLMM will be studied in-depth. PM flux density and field strength, as well as armature magnetic field, will be analyzed under different magnetization currents. Moreover, simulation models of AFBLMM and control system will be established. Some prototypes will be designed and manufactured. The motor drive and control system will be built and implemented according to appropriate control strategy, where the relationship between the flux controllability and the drive performances will be investigated. The project will achieve the goal that the proposed machine can operate over a wide speed range, and at the same time, the shortages of narrow speed range and low efficiency in constant power region can be effectively avoided. The results will lay the foundation for the further research and application in the electric in-wheel direct drive occasion.

英文关键词: memory machines;axial flux;hybrid permanent magnet;controllable flux;brushless

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