直线式增程器用直线ISG电机结构设计与优化.pdf

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汽车工程
2014年(第36卷)第9期
Automotive Engineering
2014(Vol.36)No.9
2014212
直线式增程器用直线ISG电机结构设计与优化
孙晨乐,王哲',邓俊2,尹兆雷,章桐
(1.同济大学新能源汽丰工程中心,上海201804;2.同济大学汽车学院,上海201804
[摘要]根据直线发动机的结构与性能和直线式增程器的起动与发电要求,设计了与该直线发动机相匹配的
管状永磁三相直线ISG电机。利用电磁场有限元分析法研究了直线ISG电机的结构参数对其性能的影响,并通过
多目标优化选取了直线ISC电机的最佳结构参数。结果表明:所设计的直线ISC电机满足性能要求,优化后输出功
率提高了8.7%,空载感应电动势提高了12.1%,定位力标准差降低了94.6%,效率则基本维持不变。
关键词:直线式增程器;直线ISG电机;结构设计;有限元分析;多目标优化
Structural Design and Optimization of Iinear ISG for Linear Range Extender
Sun Henle Wang Zhe Deng Jun", Yin Zhaolei Zhang Tong
1. Clean Energy Automotive Engineering Center, Tongji University, Shanghai 201804
2. School of Automotive Studies, tongji University, Shanghai 201804
Abstract] Based on the structure and performance of linear engine, as well as the requirements of linear
range extender on starting and electricity generation, a three-phase tubular permanent magnet ISG matching with lin-
ear engine is designed. By using electromagnetic field finite element analysis, the effects of structural parameters on
the performance of linear ISG are studied. Optimal structural parameters of linear ISG are selected by means of
multi-objective optimization. The results show that the linear ISG motor designed meets performance requirements
After optimization, the output power increases by 8.7 percent; the no-load induced electromotive force rises by 12. 1
percent; the standard deviation of detent force reduces by 94. 6 percent; while the efficiency basically remains un
Keywords: linear range extender; linear ISG; structural design; FEA; multi-objective optimization
直线式增程器由直线发动机与直线ISG电机相
前言
结合。直线发动机活塞连杆组件与直线ISG电机动
子固定连接,活塞直线往复运动的机械能可直接转
纯电动汽车由于其在节能、环保方面的优势,被化为直线ISG的电能,且原曲柄连杄结构的取消使
认为是未来汽车发展的方向,但受制于目前的电池得侧向力大大减小,继而使摩擦损耗降低,因此整个
技术,其单次充电续驶里程较短和购车成本高的问耦合机构的能量转换效率更高?。同时直线ISG电
题成为制约电动汽车发展的瓶颈。增程式电动汽机将传统的起动机和发电机集为一体,在起步阶段
车既具有纯电动汽车高效率、低排放的特点,又可延直接通过电磁作用带动直线发动机起动,简化了系
长纯电动汽车的续驶里程,是当前解决节能与环保统的结构,有利于整车的布置和整车质量的降低。
问题切实可行的方案?。而基于直线ISG电机/发通过控制器与功率变换器的配合,可方便实现起动
动机的直线式增程器系统作为一种新型的电动汽车和发电的不同控制要求?。此外直线式增程器的应
用增程器设计方案,正受到越来越多的关注。用可使电动汽车的电池容量大幅降低,很好地控制
*上海市科委项目(08DZ1207700)和上海市重点学科建设项目(B303)资助。
原稿收到日期为2012年9月24日,修改稿收到日期为2012年12月28日。