文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
新型横向磁通轮毂电机直驱系统专用电磁离合器研究
姓名:吴迪
申请学位级别:硕士
专业:电机与电器
指导教师:辜承林
2011-05-14
华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着电动汽车行业的繁荣发展,一些电动汽车关键技术急需突破和发展,其中很
重要的一点就是传动机构中的离合器技术。本文正是尝试从一种新型横向磁通轮毂电
机直驱系统出发,对轮毂电机直驱电动汽车这一极具发展潜力的应用场合下离合器的
设计与分析进行了探讨。
本文首先回顾了轮毂电机电动汽车的发展历程和几种具有代表性的技术,分析了
离合器在电动汽车中的应用,并综述了现有的轮毂电机离合器技术。在此基础上,本
文分析了轮毂电机驱动电动汽车引入离合器的必要性,针对引入离合器后的特殊问题
提出了一些解决方案,并提出了轮毂电机离合器所需要满足的一些特点。根据这些特
点,本文借鉴现有离合器技术,提出了多种可行的轮毂电机离合器结构拓扑方案,在
SolidWorks 平台上制作了虚拟样机,并分析了这些方案的优缺点。
本文提出了轮毂电机离合器执行机构的设计理念,并据此提出了一种基于串联磁
路的双稳态永磁执行机构。对该永磁执行机构进行了参数化磁路建模和有限元电磁场
分析,找出了一组合适的参数并制作原理样机进行了验证。同时还为该离合器执行机
构设计了一种变向机构,用于将水平运动转变为竖直运动。
本文还应用磁通管理论对本课题组研制的一种新型横向磁通轮毂电机进行了三
维磁路建模。该模型充分考虑了电机极间漏磁和铁心边沿漏磁路的影响,考虑了槽漏
磁与电机绕组的交链。通过对多组电机尺寸参数的有限元计算对比,以及样机实测反
电动势幅值的对比,证实了该模型的有效性。
此外,本文还对新型横向磁通轮毂电机直驱系统进行了 Simulink 建模;对摩擦式
离合器进行了抽象和建模。针对实际中采用的驱动方式,建立了含有摩擦离合器的新
型横向磁通轮毂电机直驱系统模型。通过仿真,研究了离合器接合时电机的初始速度、
离合器接合时压紧力给定,以及离合器接合时刻等参数的相互间关系。最后本文利用
普通汽车离合器建立了含离合器的横向磁通轮毂电机直驱系统实验平台,并通过实验
验证了仿真对参数变化趋势的预测。

关键词:轮毂电机直接驱动离合器横向磁通永磁执行机构
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the prosperity of EV industry, some key technologies, including clutch, need to
be developed desperately. So this thesis tries to design and analyse the clutchs used in a
direct-drive in-wheel Transverse Flux Permanent (TFPM) motor developed by our
research group.
First, this thesis reviewed the history of in-wheel EV and its representative products or
prototypes. The current technologies of clutchs used in in-wheel motors had also been
reviewed. On the basis above, the thesis analysed the importance of in-wheel motor clutch,
and pointed out some specific problems after introduced clutch. To solve the problems, this
thesis proposed some feasible clutch topologies, built virtual prototypes on SolidWorks
platform, paired the topologies above.
Secondly, the design concepts of the actuator used in in-wheel motor clutch had been
introduced. A bi-stable permanent actuator with in-series ic circuit had been
proposed based o