电磁耦合无级变速器混合励磁特性研究
罗王涛，谈新志
(华南理工大学，广东广州510640)
摘要：电磁耦合无级变速器(EMCVT)的磁场由两部分组成，即由永磁极产生的恒定磁场和由直流辅助励磁线圈产生的可变磁场构成混合励磁。运用三维有限元法分析了辅助励磁的磁场特性，建立了辅助励磁的数学模型，设计了辅助励磁模糊控制器。以发动机低油耗工作点为优化目标，建立了整车的控制仿真模型，并就指定发动机油门开度下的开环控制进行了仿真。结果表明：无论汽车是在起步、加速还是在遇阻力扰动过程中，EMCVT控制器均能
保证发动机工作点的良好跟踪，与装备五挡AT的常规汽车相比，装备EMCVT整车的发动机能更接近工作于最小燃油消耗曲线上，发动机的工作效率明显提高。
关键词：电磁耦合；无级变速器；混合励磁；励磁特性
中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1004-7018(2008)07—0004—05
0前言
基于双转型电机的电传动在汽车上的应用研究越来越受到重视[1－7]。新型电磁耦合无级变速器(以下简称EMcVT)与其它机械一电力复合型无级变速装置比较，****不同之处在于定子中嵌有直流励磁线圈，该装置能直接将永磁同步电动机模块变成具有混合励磁特性的永磁同步电动机模块。
1 EMCVT结构及原理
如图1所示，EMcVT主要由附加直流励磁线圈、嵌有交流绕组的内转子、永磁杯形外转子、定子和变流装置等构成[6]。内转子与外传子构成双转型永磁同步电动机(DRM)，外转子与定子构成单转型永磁同步电动机(sRM)。永磁杯形外转子的内外表面由永磁体磁极及铁磁极两部分组成，永磁体磁极的充磁方式为径向充磁，铁磁极则为励磁磁通提供低磁阻磁路。直流励磁线圈安放在定子的一个环形槽内并沿周向绕制，通过对调磁线圈的电流控制来调节永磁杯形外转子的铁磁极磁场，使sRM和DRM模块成为混合励磁型同步电动机。
示意图。发动机(IcE)连接EMcVT系统的输入轴，输出轴通过驱动桥与驱动轮连接。施加于励磁线圈的直流励磁功率只占发电电功率的很小部分，改变励磁电流的大小与极性，就可调节杯形外转子的磁场强度和转速。
2混合励磁特性
2.1辅助励磁有限元分析
如前所述，EMcVT的杯形外转子内外表面的每极均由永磁体磁极和铁磁极两部分组成，铁磁极磁通的方向和大小与励磁线圈的方向和大小有关[8,9]，永磁极与铁磁极产生的磁通在EMcvT的内外气隙中合成。下面以DRM和SRM模块均采用8极48槽结构的EMcVT为例进行研究。
2.11直流励磁电流为零时的磁通分布
此时EMCVT的空载气隙磁场只由永磁体产生。图3是EMCVT 1／4结构的空间磁通分布图。
由图3可以看出，SRM和DRN[模块都处于空载状态，气隙磁通全部由杯形外转子的永磁体产生，磁通经由外转子的外表面永磁极一外气隙一定子铁心一外气隙一外转子外表面永磁极一外转子内表面永磁极一内气隙一内转子铁心一内气隙一外转子内表面永磁极而构成闭合回路，其方向是从一端永磁极倾斜地进入另一端永磁极。
2.1.2直流励磁电流大于零时的磁通分布
当直流励磁电流大于零时，杯形外转子的同一极端铁磁极磁场方向与永磁体磁场方向相同。在SRM和DRM模块都是空载状态的情况下，设直流线圈通电安培匝数为500安·匝，此时将对EMCVT产生一定的增磁效果。图4为增磁时EMCVT 1／4结构的空间磁通分布。
直流励磁电流大于零时，同一磁极端的铁磁极磁场方向与永磁体相同，EMCVT的气隙磁通将得到加强。直流增磁时在定子和内转子轭部的磁通呈垂直于轴向分布。
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