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克维斯传动:分析了电磁耦合无级变速系统的工作原理
作者:无锡市克维斯传动机械有限公司    发布于:2013-03-26 13:29:18    文字:【】【】【
摘要:克维斯传动:分析了电磁耦合无级变速系统的工作原理
    1 EMCVT的构造及调磁方法
    1.1基本构造及原理
    当发动机ICE连接输入轴,拖动内转子相对于外转子旋转时,由于电磁关系,内转子会旋转发电,内外转子相互作用的电磁力矩将拖动外转子随内转子做同向、不等速的旋转运动。这样内外转子就变成了一个电机兼电磁滑差耦合(离合)器的组合体,该电机把发动机ICE的部分机械功率经输出轴及主减速器直接传输到车轮,而电机又以相对转速(转速差)作为其同步发电转速,把发动机功率的其余部分转换为电功率,经由电传动分路(内转子-控制器-EMCVT定子-外转子)传递并再次转换成机械功率汇合到输出轴,且最终也传输到车轮。因此对EMCVT来说,其传递功率的效率既高于单个电磁滑差耦合器,也高于单个电机。
    1.2调磁机构及调磁方法
    永磁电机控制策略是按既定的功率确定额定转矩及额定转速(恒转矩调速范围),用弱磁的方法来提高永磁电机的转速(恒功率调速).弱磁的方法是利用电机电枢反应削弱永磁体磁场的,一方面,可能造成定子线圈电流过大,从而电机绕组铜损过大,导致电机过热,效率降低;另一方面,控制器容量增大、系统成本提高同时电机本身也不适于长时间高速运行。此外,对于必须具备车辆变速器功能的电磁耦合无级变速器来说,还要求该系统能调节发动机转速转矩以使发动机能在给定油门情况下工作于较理想的工作点上,从而达到一定的燃油经济性,而目前成熟的永磁电机及其控制策略却难以满足此要求。因此需要有效地改进永磁电机的调磁性能来满足上述要求。在定子铁心的中上方开设环形槽放置励磁线圈,定子绕组安放方式和永磁电机一样。外转子内外两面均分为两部分,每部分装设相同极性的永磁磁极并且和铁磁极(调磁极)相间安装。转子每极均由永磁体极和铁磁极两部分组成,铁磁极为励磁磁通提供低磁阻磁路,增磁或弱磁取决于励磁线圈中的电流方向。励磁线圈中存在励磁电流时,由于永磁体对外加磁势的磁阻很大,使得励磁磁通主要经过机壳、定子铁心、空气气隙、外转子铁磁极及内转子铁心形成回路,这一部分励磁磁通将随励磁电流大小的改变而改变。此外永磁体极也会通过两侧的铁磁极、空气气隙、定子铁心及内转子铁心形成回路对铁磁极进行磁化,这一部分磁通是基本稳定的。这样铁磁极上的气隙中这两部分相互独立的磁通形成合成磁通。变励磁电流的大小就可以调节增磁或弱磁的强度。
2有限元法对EMCVT的分析
    内转子和定子均不加电流负载,外转子是内外两面均贴有永磁体,磁力线经过内外两个永磁体穿过外转子,在外转子上的永磁体之间仅有少量的磁力线,即为外转子上永磁体之间的漏磁很少。仅有内转子加电流负载的情况,由于内转子加载,使得外转子的内永磁体之间存在磁力线,但这部分磁力线是与内转子相连接,而不与定子相连接。同时定子与外转子间的磁力线分布与定子内转子均不加电流负载时的情况类似。仅有定子加电流负载的情况,外转子的永磁体之间同样也存在部分磁力线,这部分磁力线是与定子相连接,而不与内转子相连接。同时内转子与外转子之间的磁力线分布与定子内转子均不加电流负载时的情况类似。内转子和定子均施加电流负载的情况。一般来说,内转子及定子由层叠硅钢构成,而外转子由于结构及性能影响的原因而由实硅钢体构成,因此,外转子上会产生较大的铁损。而外转子上永磁体之间的磁通基本为恒值,只是由于内转子和定子加载交变的电流而产生交变的磁通,从而导致外转子上铁损不同.利用电磁耦合无级变速器的三维有限单元分析励磁线圈调磁时EWCVT对内气隙磁密(内转子和外转子之间气隙)和外气隙(外转子和定子之间气隙)磁密的影响结果图。其中,电角度为内外磁场的夹角。发现调磁线圈对气隙磁密的影响是较大的。
    3结论
    电磁耦合无级变速器是可直接传递机械能的电磁滑差耦合(离合)器与电机的组合体,在保持与常规电传动相当的较宽广无级变速范围的同时,总体效率还可以得到提高。本文在详细分析其工作原理及调磁原理的基础上,利用有限单元法对其进行二维有限单元磁场分析,并通过三维有限单元模型分析调磁对磁场的影响,并且得出调磁对电磁耦合无级变速器效率的影响。
脚注信息
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