新能源汽車用輪邊驅動電動機轉子模態分析

張之劍 楊緒平

摘要：文章敘述了新能源汽車對電機的基本要求，并對一種新型混合動力電機電磁設計、結構設計、散熱、結構強度和模態展開分析探討。隨著汽車工業的不斷發展及汽車保有量的快速增加，能源短缺和環境污染日益嚴重。人們對更清潔、更環保、來源更豐富的新動力展開了研究探索。新能源汽車是指采用非常規車用燃料作為動力來源（或使用常規車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。

關鍵詞：新能源;電動機;模態分析

? ? 一、新能源汽車驅動電機基本性能要求

新能源汽車用電機在滿足汽車行駛時對扭矩的要求，還需要考慮行駛舒適性、環境適應性和單次充電續航里程等要求。同時應用于混合動力汽車的電機，需要安裝在汽車動力總成狹小的空間內，其工作環境（高溫、散熱條件差、耐油腐蝕等）比普通電機惡劣得多。所以此類電機比普通工業用電機具有更加嚴格的技術規范及性能要求。

? ? 二、電機結構

永磁同步電機由定子、轉子和端蓋等部件組成。定子與普通感應電機基本相同，也采用疊片結構以減小電機運行時的鐵耗。轉子鐵心可以做成實心的，也可以疊片沖壓而成。永磁同步電機的種類繁多，按照定子繞組感應電動勢的波形的不同，可以分為正弦波永磁同步電機（PMSM）和梯形波永磁同步電機（BLDC）。正弦波永磁同步電機定子由三相繞組以及鐵芯構成，電樞繞組常以Y型連接，采用短距分布繞組。

? ? 三、三維實體電機模型的建立

驅動電機安裝在電動汽車前艙，由于汽車前艙布置了很多零部件，結構也很緊湊，預留給電機的空間有限，根據整車對電機三維尺寸的需求，電機的外形尺寸定為：長394mm，寬260mm，高298mm。驅動電機的主要組成部件包含：定子、轉子、前端蓋和后端蓋等部件。

? ? 四、新型混合動力汽車電機設計

各種系統具有各自的優缺點，其中永磁同步電機以無可比擬的轉矩密度、效率及調速范圍寬等優勢，在絕大多數新能源汽車中得到了很好的應用。但對于混合動力驅動系統中的單軸并聯式ISG混合動力驅動電機，由于安裝空間有限，功率密度要求高等要求，永磁同步電機成為首選。同時ISG混合動力汽車只需要對內燃機做簡單改造實現混合動力技術，改造成本低，容易批量生產。

? ? 五、結語

設計過程必須把電磁仿真、溫度場仿真和結構仿真結合起來。對一臺單軸并聯式ISG電機進行了設計探討，并對電磁性能、結構設計、不同工況電機散熱情況、電機不同結構部件的結構強度和模態進行了分析。