李耀飛 趙碩

摘要：隨著目前混合動(dòng)力汽車(chē)的普及與使用，將開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車(chē)中也具有良好的性能體現(xiàn)；所以本文將具體闡述在混合動(dòng)力汽車(chē)中加強(qiáng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，從而給為開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用提升混合動(dòng)力汽車(chē)的系統(tǒng)性能提供技術(shù)設(shè)計(jì)支持。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車(chē)；開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；設(shè)計(jì)方法

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)能夠在混合動(dòng)力汽車(chē)中能夠起到實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)一體化操作的作用，以DSP為核心控制電路，來(lái)對(duì)于系統(tǒng)的組成方案以及控制方式進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，以加強(qiáng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在混合動(dòng)力汽車(chē)中的實(shí)際設(shè)計(jì)的方式，來(lái)降低混合動(dòng)力汽車(chē)的運(yùn)行成本，從而提升混合動(dòng)力汽車(chē)的操作能力以及控制能力。

一、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基本特征

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在應(yīng)用過(guò)程之中需要在明確基本特征的基礎(chǔ)之上，明確其結(jié)構(gòu)組成、相數(shù)結(jié)構(gòu)、基本方程、相關(guān)性能、控制策略以及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式。通常而言，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面，分別是雙凸極結(jié)構(gòu)、定子集中繞組、轉(zhuǎn)子無(wú)繞組以及轉(zhuǎn)子無(wú)永磁體，這四個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能夠滿足磁通沿著磁阻最小路徑閉合的原理實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)工作。

而在系統(tǒng)組成上則主要由電源、控制信號(hào)、功率變換器、控制器、SR電動(dòng)機(jī)等多個(gè)單元共同組成，控制器與電源對(duì)于功率變換器形成控制，然后傳送到SR電動(dòng)機(jī)之中，一部分輸出負(fù)載，一部分進(jìn)行電流檢測(cè)與位置檢測(cè)。

所以在應(yīng)用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程之中，需要結(jié)合開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基本特征建立理想現(xiàn)行模型，來(lái)對(duì)于SR電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效分析，從而給為開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車(chē)而提供相關(guān)的參數(shù)，一般這里的線性模型是指不計(jì)磁路的飽和狀態(tài)，僅僅假定繞組電感與電流不存在關(guān)系，而保障電感與轉(zhuǎn)子位置是息息相關(guān)時(shí)所作出的假設(shè)（如圖一所示）。從角度軸來(lái)看，從左到右依次是定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子凹槽前言相遇位置、轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿相遇位置、轉(zhuǎn)子磁極前沿與定子磁極前沿重合位置、轉(zhuǎn)子凹槽前沿與定子磁極后沿重合位置。

二、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在混合動(dòng)力汽車(chē)中的有效設(shè)計(jì)

（一）明確混合動(dòng)力電車(chē)對(duì)于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求

在進(jìn)行開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，首先需要明確混合動(dòng)力電車(chē)對(duì)于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求，才能夠有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn)，因?yàn)榛旌蟿?dòng)力電車(chē)具有動(dòng)力混合的基本特征，所以需要電動(dòng)機(jī)的可靠性相對(duì)較高，能夠在惡劣的環(huán)境中也保持較好的工作狀態(tài)；所以開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)當(dāng)具有瞬時(shí)功率大、過(guò)載能力強(qiáng)、可以在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)以及恒功率區(qū)進(jìn)行合理的調(diào)速。

其次從成本上考慮，應(yīng)該具有較高的能量回收利用效率，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足汽車(chē)減速再生制動(dòng)的實(shí)際要求，與能量回蓄電池相互配合，實(shí)現(xiàn)能量的回收以及充電蓄電的相應(yīng)工作。而開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)自身也具有同樣的優(yōu)勢(shì)，不僅結(jié)構(gòu)可靠而且在保持混合動(dòng)力車(chē)輛的重載以及爬坡?tīng)顟B(tài)上都有較好的表現(xiàn)，所以在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程之中，應(yīng)該突出開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的串勵(lì)特性，并且降低對(duì)于稀有資源的依賴程度[3]；同時(shí)結(jié)合混合動(dòng)力汽車(chē)對(duì)于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，來(lái)對(duì)于目前的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化（如表一所示）。

不僅僅要明確電機(jī)的類(lèi)型，還要針對(duì)繞組槽滿率、額定輸出功率、最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩與體積的比例、額定效率、最高效率、銅損耗、貼損耗、電流有效值、電流密度進(jìn)行計(jì)算與實(shí)驗(yàn)，從而得出最為合適的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)參數(shù)結(jié)果。

（二）降低開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)損耗的相關(guān)設(shè)計(jì)

為了滿足混合動(dòng)力汽車(chē)的使用要求，還要在降低損耗方面來(lái)加強(qiáng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)，以熱源的提取為例，因?yàn)樵诨旌蟿?dòng)力汽車(chē)使用過(guò)程之中，能源經(jīng)過(guò)電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生多種類(lèi)型的損耗，比如鐵芯主磁場(chǎng)損耗、銅損耗以及因?yàn)檩S承高度摩擦旋轉(zhuǎn)生熱而造成的機(jī)械損耗等，這些摩擦損耗都要通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算方式，來(lái)計(jì)算得出損耗值并且轉(zhuǎn)化成生熱率。

這里需要注意一點(diǎn)的是，在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)內(nèi)部不同位置的發(fā)熱程度是不一樣的，所以需要根據(jù)計(jì)算類(lèi)別以及計(jì)算公式來(lái)對(duì)生熱率進(jìn)行判斷，即：W=P/V，其中p相當(dāng)于損耗量，單位是W，而V則代表的是發(fā)熱部位的實(shí)際體積，單位是m？，結(jié)合線圈繞組的生熱率計(jì)算公式，也能夠在已知繞線繞組的電阻率以及線圈電流密度從而計(jì)算得出生熱率[4]，在判斷其開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)損耗值的基礎(chǔ)之上，加強(qiáng)損耗的計(jì)算與設(shè)計(jì)，掌握溫度線性變化，降低線圈的熱阻程度，

（三）細(xì)化開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容上也需要進(jìn)行細(xì)化，突出開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，滿足混合動(dòng)力汽車(chē)的電機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的功率密度較其他的直流電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相對(duì)較高，峰值效率可以達(dá)到百分之90及以上，轉(zhuǎn)速范圍則小于一萬(wàn)五。其次設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮到電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)成本，往往控制器的成本相對(duì)較高，而電動(dòng)機(jī)的整體成本大致在10美元/kw標(biāo)準(zhǔn)左右[5]。所以整體上來(lái)看，無(wú)論是電機(jī)的可靠性還是結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性都是較為優(yōu)秀的，結(jié)合所需要的相數(shù)、極數(shù)的實(shí)際關(guān)系，來(lái)選取參數(shù)設(shè)定形式；加強(qiáng)尺寸的測(cè)量，將參數(shù)與尺寸有機(jī)結(jié)合起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容的細(xì)化。

三、結(jié)語(yǔ)

在目前的混合動(dòng)力汽車(chē)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)之中，還有很大的發(fā)展與改進(jìn)空間，需要在明確開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基本特征與基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，利用明確混合動(dòng)力電車(chē)對(duì)于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求、降低開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)損耗的相關(guān)設(shè)計(jì)、細(xì)化開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容等多種方式，來(lái)提升開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及系統(tǒng)性，以此為混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展與應(yīng)用提供設(shè)計(jì)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈建新，蔡順，郝鶴，等.同步磁阻電機(jī)分析與設(shè)計(jì)（連載之十）同步磁阻電機(jī)與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)定轉(zhuǎn)子的組合應(yīng)用[J].微電機(jī)，2017（2）：71-76.