新能源汽車用輪邊驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)子模態(tài)分析

張之劍 楊緒平

摘要：文章敘述了新能源汽車對電機的基本要求，并對一種新型混合動力電機電磁設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、散熱、結(jié)構(gòu)強度和模態(tài)展開分析探討。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展及汽車保有量的快速增加，能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重。人們對更清潔、更環(huán)保、來源更豐富的新動力展開了研究探索。新能源汽車是指采用非常規(guī)車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。

關(guān)鍵詞：新能源;電動機;模態(tài)分析

? ? 一、新能源汽車驅(qū)動電機基本性能要求

新能源汽車用電機在滿足汽車行駛時對扭矩的要求，還需要考慮行駛舒適性、環(huán)境適應(yīng)性和單次充電續(xù)航里程等要求。同時應(yīng)用于混合動力汽車的電機，需要安裝在汽車動力總成狹小的空間內(nèi)，其工作環(huán)境（高溫、散熱條件差、耐油腐蝕等）比普通電機惡劣得多。所以此類電機比普通工業(yè)用電機具有更加嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范及性能要求。

? ? 二、電機結(jié)構(gòu)

永磁同步電機由定子、轉(zhuǎn)子和端蓋等部件組成。定子與普通感應(yīng)電機基本相同，也采用疊片結(jié)構(gòu)以減小電機運行時的鐵耗。轉(zhuǎn)子鐵心可以做成實心的，也可以疊片沖壓而成。永磁同步電機的種類繁多，按照定子繞組感應(yīng)電動勢的波形的不同，可以分為正弦波永磁同步電機（PMSM）和梯形波永磁同步電機（BLDC）。正弦波永磁同步電機定子由三相繞組以及鐵芯構(gòu)成，電樞繞組常以Y型連接，采用短距分布繞組。

? ? 三、三維實體電機模型的建立

驅(qū)動電機安裝在電動汽車前艙，由于汽車前艙布置了很多零部件，結(jié)構(gòu)也很緊湊，預(yù)留給電機的空間有限，根據(jù)整車對電機三維尺寸的需求，電機的外形尺寸定為：長394mm，寬260mm，高298mm。驅(qū)動電機的主要組成部件包含：定子、轉(zhuǎn)子、前端蓋和后端蓋等部件。

? ? 四、新型混合動力汽車電機設(shè)計

各種系統(tǒng)具有各自的優(yōu)缺點，其中永磁同步電機以無可比擬的轉(zhuǎn)矩密度、效率及調(diào)速范圍寬等優(yōu)勢，在絕大多數(shù)新能源汽車中得到了很好的應(yīng)用。但對于混合動力驅(qū)動系統(tǒng)中的單軸并聯(lián)式ISG混合動力驅(qū)動電機，由于安裝空間有限，功率密度要求高等要求，永磁同步電機成為首選。同時ISG混合動力汽車只需要對內(nèi)燃機做簡單改造實現(xiàn)混合動力技術(shù)，改造成本低，容易批量生產(chǎn)。

? ? 五、結(jié)語

設(shè)計過程必須把電磁仿真、溫度場仿真和結(jié)構(gòu)仿真結(jié)合起來。對一臺單軸并聯(lián)式ISG電機進行了設(shè)計探討，并對電磁性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計、不同工況電機散熱情況、電機不同結(jié)構(gòu)部件的結(jié)構(gòu)強度和模態(tài)進行了分析。