电动拖拉机多模式动力耦合复合电机系统研究

基本信息
批准号:51777089
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:全力
学科分类:
依托单位:江苏大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:武丽萍,杜怿,董昊,左月飞,樊德阳,吴文叶,朱克松,卢伟,熊婷婷
关键词:
动力耦合电动拖拉机协调控制双电机驱动永磁电机
结项摘要

Electric tractor (ET) is one of the most effective ways to promote the development of facility agriculture and mitigate the food safety issues, due to the merits of energy saving and emission reduction. By incorporating brushless electrical-continuously variable transmission (E-CVT) and dual-motor drive system, a new magnetic-geared power coupling (MG-PC) motor is proposed for ETs in this project to achieve the expected performances of high power density, high efficiency and lightweight. Based on the operation of double magnetic gear, the powers provided by two motors can be combined and split, thus achieving the multi-mode operation of ETs, namely drive system and power take off (PTO) of ETs can be driven by two motors independently or by the coupled power of two motors. The purpose is to develop a new kind of MG-PC motor. And the basic operation principle, electromagnetic parameter calculation, mathematical modeling and simulation, as well as multi-objective and multi-physical field optimization design method will be investigated in details. Also, general power-matching laws between the motors and the magnetic gears will be summarized, based on which a coordinated control strategy will be studied to obtain high efficiency for different operation conditions. The successful development of this project will give a theoretical foundation and experimental results of the novel MG-PC motor drive system, thus exploring a new energy-efficient solution for ETs propulsion and promoting a stable development of ETs.

电动拖拉机具有环保、节能等优势,是促进设施农业发展和缓解食品安全问题的有效手段之一。本项目融合“无刷化电气无级变速(E-CVT)”与“双电机驱动”设计理念,提出一类基于磁性齿轮的动力耦合(MG-PC)复合电机。该电机采用双排磁性齿轮对双电机的输出功率进行分流和汇能,进而实现电动拖拉机牵引与作业(PTO)双动力输出间的独立驱动和耦合助力多模式运行,具有运行原理巧妙、控制灵活等优势。本项目旨在开发出结构新颖合理的MG-PC复合电机结构,研究其工作原理;建立该类电机电磁参数计算、数学建模、仿真分析以及多目标多场耦合优化设计的一般方法;以复合电机动力系统高效运行为目标,归纳出磁性齿轮与电机动力参数匹配的一般规律,并制定出相应的高效能双电机协调控制策略。本项目将为该类复合电机系统在电动拖拉机中的应用提供理论基础和技术支持,为电动拖拉机实现高效驱动探索新途径,为提升电动拖拉机长期稳定发展提供有益帮助。

项目摘要

电动拖拉机具有环保、节能等优势,是促进设施农业发展和缓解食品安全问题的重要手段之一。本项目在深入分析“无刷化电气无级变速(E-CVT)”与“双电机驱动”特性的基础上,将双机械端口电机拓扑与磁性齿轮拓扑设计相融合,提出一类基于磁性齿轮的动力耦合(MG-PC)复合电机。立足于该复合电机的本质特性,具体研究从表贴式永磁拓扑、内置聚磁式永磁拓扑到定子永磁聚磁式拓扑进行系统的探索与设计。并且,该研究的电机及系统通过采用磁性齿轮,实现对电机系统不同机械端口之间的功率分流与汇能,具有运行原理巧妙、控制灵活等性能优势,从而有效满足电动拖拉机在复杂运行工况与高强度作业条件下的整机高效作业与驱动的总体运行需求。本项目的研究,探索与发掘出了合理、可靠的磁性齿轮复合电机结构,研究了该类电机的工作原理;归纳出了该类电机电磁参数计算、数学建模、仿真分析以及多目标多场耦合优化设计的一般方法;总结出了以复合电机动力系统高效运行为目标,磁性齿轮与电机动力参数匹配的一般规律,并制定出了电机双机械端口高效协调控制策略。本项目将为该类复合电机系统在电动拖拉机中的应用提供理论基础和技术支持,为电动拖拉机实现高效驱动探索新途径,为提升电动拖拉机长期稳定发展提供有益帮助。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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