高密度盘式车轮永磁电机及其设计研究

高密度盘式车轮永磁电机及其设计研究高密度盘式车轮永磁电机及其设计研究
黄苏融1，郭建文1， Rao S. Zhou2
（1. 上海大学自动化系， 中国上海 200072； 2. The Timken Company， U.S.A. Ohio 44706-0930） （2. 摘要 线控电子化推动了车轮电机的发展，根据轻便型电动汽车牵引特性要求，提出一种 AFIR （axial-flux inner rotor）盘式车轮永磁电机。该电机具有重量最轻、散热面最大和扁平型的特 点，是车轮电机理想的候选方案之一。本文结合车轮电机的研发提出高密度车轮电机的设计理念与 原则，应用一般化尺寸方程理论进行 AFIR 盘式车轮永磁电机样机的概念设计和主要尺寸计算，在 Maxwell EM 平台上进行车轮电机与驱动电路的场路耦合有限元仿真和性能的分析计算。TIMKEN Power-pac (II) 车轮电机样机性能满足轻便型电动汽车牵引特性的要求，被用于二轮驱动轻便型 电动汽车。样机性能的仿真计算数据与实验测试数据基本吻合，平均转矩的最大误差为 3.4%，验 证了该设计方法的可行性与准确性。 关键词 1. 高密度车轮电机 AFIR 盘式永磁电机 尺寸方程 场路耦合有限元仿真

引言
线控电子化（X-by-wire）是车辆动力传动的发展趋势，高密度车轮电机则是线控电子化的核心与技术制高点
[1]

之一 ，图 1 为轻便型电动汽车的牵引特性。其研发的主要目标是：追求高密度轻量化、高可靠性、低速高出力与 恒功率宽调速、宽广的高效运行区域，满足牵引驱动控制系统最优控制策略对电机性能和参数的要求。车轮电机的 设计理念是建立在电机本体结构、减速齿轮和驱动控制系统的最佳融合以及与车辆牵引特性的配合上；结合轻便型 电动汽车用车轮电机的研发，提出图 2 所示的AFIR（axial-flux inner rotor）盘式永磁电机结构。该电机的磁回