现代汽车ISAD系统用轴向分段式外永磁转子爪极电机及其控制技术研究

作为可再生能源汽车的过渡，混合动力汽车是今后相当长时期内的可行和最佳选择。作为混合动力核心技术的ISAD控制与能量转换系统可代替传统的起动机、发电机、调速轮和阻尼器，是一个可以实时启动并能为汽车提供电能的一体化电机系统。该系统不仅可以实现节能和减少污染，而且可以减少零部件数目并降低汽车振动，极具应用前景。在前期国际合作研究的基础上，本项目提出研究一种基于SMC的轴向分段式外永磁转子爪极汽车电机及其控制系统。该种新型电机不仅使得SMC材料的优势得到充分发挥，而且非常适合作为ISAD系统的一体化电机，可望成为现有ISAD系统电机的理想更新换代产品。由于外永磁转子爪极汽车电机的研究刚刚起步，尚有许多基础科学问题需要研究。建立其完整系统的理论体系，提出其特有的分析、设计与控制方法，不仅具有重大工程应用价值，而且其理论研究成果和所解决的科学问题，将使传统电机理论得以丰富，亦具有非常重要的科学意义。

作为混合动力汽车核心技术的ISAD 控制与能量转换系统是集成起动机、发电机和阻尼器的一体化电机系统，该系统可以实现节能和减少污染，简化传动系统提高可靠性，极具应用前景。本项目提出研究一种基于SMC的轴向分段式外永磁转子爪极电机及其控制系统。针对其特殊结构与运行原理，分析了电机在发电/电动方式下的运行机理和电磁耦合关系，建立了该电机的非线性磁电模型及电磁耦合理论；推导了空载气隙磁场解析计算模型并进行了3D磁场分析，建立了该种电机的数学模型，构建了特性仿真软件平台并对电机运行特性进行仿真研究，得到了电机主要参数设计方法，然后研究了该电机电磁设计方法，编写了电磁设计程序，并研制了一台试验样机。针对该种电机的特点，研究了其控制策略与实现方法,完成了控制系统设计，针对实验样机进行了多运行工况下的实验研究，测试了电机的多工况运行时的性能，验证了控制系统的可行性。.主要研究成果有：学术论文10篇（EI检索8篇）、授权专利2项。培养毕业的硕士3名、在读博士1名、在读硕士2名。