磁场调制型低速大扭矩多功率端口永磁电机研究

随着永磁材料的不断发展，采用磁力进行高性能传动成为可能，基于磁场调制原理的永磁齿轮拓扑结构的提出，使得磁力传动的转矩密度能够与二级或三级渐开线齿轮变速箱相比，而采用永磁齿轮与电机相集成的驱动可以使系统的驱动与传动更加紧凑。本申请提出的新型集成结构同时具有永磁同步电机效率高、功率密度大的特点，又具有永磁齿轮无接触传动的无摩擦损耗、低振动、低噪声、不需要润滑、固有的过载保护能力、免维护、无油污、高可靠等优点，将永磁电机与永磁齿轮相结合能高效地实现低速大转矩运行。设计从多端口下的功率传输角度出发，通过对集成系统中的永磁电机控制，实现能量在多方向上的可控流动，从而实现机械传动与电气传动的理想互补。系统电磁功率端口集成在机械传动中，从而实现具有不同能量形式的多种功率端口相连，该设计在混合动力汽车等多种能量并存的传动与控制领域具有广泛的应用价值。

磁场调制型永磁齿轮是一种新型的传动装置，其传递转矩密度能够与二级或三级渐开线齿轮变速箱相比,本项目将永磁电机和磁场调制型永磁齿轮相结合进行驱动，从而实现低速大转矩运行。项目分别针对磁场调制型永磁齿轮、低速电机和多功率端口电机三个层面内容展开，进行了相应的拓扑结构和优化方法研究，得到三种装置的基本设计规律，并依此制作了三台样机，验证了理论分析的正确性。另外，项目着重分析并建立了多功率端口电机的数学模型，在此基础上提出了针对多功率端口电机的控制策略，实现能量在多方向上的可控流动。最终，设计并制作了多功率端口电机控制器，实现了多种运行模式，结果表明多功率端口电机可以实现能量的可控多方向流动，该特性在混合动力汽车等多种能量并存的传动与控制领域很可能具有广泛的应用价值。