电动汽车拆解马达借助辅助线圈控制磁场稀土类磁铁减少一半下.docx

电动汽车拆解马达借助辅助线圈控制磁场稀土类磁铁减少一半下增强磁场及减弱磁场付诸实现在此次开发的马达中，辅助线圈起到增强磁场及减弱磁场的两种作用（图6）。在减弱磁场时，可通过施加与磁铁磁力相反方向的磁通，使磁铁的磁通减小到零。其结果是，可降低（包括降低到零）施加在定子上的反电动势，并可将定子的电流高效率地转换为驱动力。图6磁通流的变化（a）辅助线圈中没有直流电流通时的磁通流（转子的永久磁铁所产生的）。（b）在辅助线圈中通入直流电，增加了增强磁场的磁通时。（c）在辅助线圈中与（b）逆向通入电流，增加了减弱磁场的磁通时。通过马达的磁通，与以往驱动用马达的磁通不同。具体而言，此前的驱动用马达在转子与定子之间，磁通沿着2维方向通过。而此次的马达在转子与定子间产生3维（包括马达旋转轴的方向）的磁通。以往的EV及HEV所采用的转子及定子，为硅钢板堆叠而成的构造。虽然在硅钢板堆叠的方向（马达的轴方向）上磁通不容易通过，但在薄板内磁通容易通过。因此，以往是以2维的磁通为前提来设计马达的。而此次开发的马达由于采用了磁通可3维通过的构造，因此，在马达的厚度方向上磁通也能通过。磁通2维通过的部位像以前一样由硅钢板堆叠而成，而磁通沿马达的轴方向通过的部位则换成了SMC（软磁性复合材料）。SMC是对铁粉等具有磁性的粒子表面进行绝缘皮膜处理而成的。虽然在所有方向上允许磁通通过，但由于进行了绝缘处理，因而具有涡电流损失较少的优点。允许磁通3维通过的铁芯与已有的驱动用马达相比，此次马达的构造在转子及定子的构造、永久磁铁的配置、铁芯的配置及材料、辅助线圈的使用这些方面有所不同。转子与永久磁铁采用的是由2枚转子夹持圆盘状永久磁铁的构造。虽然转子是由硅钢板堆叠而成的，但采用了转子的轴附近配置SMC、从而使磁通可沿轴方向通过的构造。由于2枚转子的相位相互交错重叠在一起，因此，转子产生的磁铁磁通成为贯穿作为定子的主线圈的交链磁通。如果一次线圈的磁通发生变化、则二次线圈上就会产生电压，交链磁通符合电磁感应原理。一次线圈为磁铁及辅助线圈，二次线圈相当于主线圈。假如2枚转子不错开相位而重合在一起，那么，由于转子产生的磁铁磁通与作为定子的主线圈的磁通不交差，因此，两者的磁通不会成为交链磁通。即使改变一次线圈的磁通，如果一次线圈的磁通不贯穿二次线圈的话，那么二次线圈的电压仍不会发生变化。辅助线圈以从左右夹持转子的方式，配置在主线圈端部的内侧。在新开发的马达中，定子（主线圈）中流通的电流像以前一样为3相交流电，但辅助线圈中流通的电流为直流电。可根据马达的转速及扭矩的数值，改变辅助线圈中流通的直流电的方向。通过改变辅助线圈的电流方向，即可增强磁铁的磁通、或者消除磁铁的磁通。辅助线圈被SMC的铁芯覆盖，磁通在辅助线圈的铁芯中通过。磁铁的磁通有两种此次开发的马达设想用于辅助线圈中一直有电流流通的用途。不过，即使辅助线圈中没有电流流通时，被2枚转子夹持的永久磁铁仍会产生磁通。永久磁铁的一个面为N极，相反的面为S极。其结果是，靠近永久磁铁的N极面的转子整体成为N极，靠近永久磁铁的S极的转子整体成为S极。从嵌入转子的磁铁的N极流向S极的磁通有两种。一种是（1）按N极的转子一定子（主线圈）一S极的转子这个顺序流通的磁通。这种磁通成为与主线圈交差的“交链磁通”，因此，是做功的磁通。另一种是（2）按磁铁的N极-N极侧辅助线圈的铁芯一定子的外侧铁芯一S极侧辅助线圈的铁芯一磁铁的S极这个顺序流通的磁通。第（2）种磁通不与主线圈产生交链，因此，是不做功的磁通。当需要增强磁场时，向辅助线圈中通入电流，以使第（1）种磁通流中从转子流向定子的磁通、以及从定子流向转子的磁通增加。需要减弱磁场时，向辅助线圈中通入电流，以消除磁铁的磁通。在此次仿真过程中，实现了与2005年推出的雷克萨斯RX400h上配备的驱动用马达相同的尺寸、以及相同的输出功率密度（最高输出功率为123kW、输出功率密度为3.4kWkg）o另外，我们还制作了真机的1/3试制机。在试制机上，将转子与定子之间的空间（GaP）设为0.3b将转子与辅助线圈之间的空间设为0.5mm。虽然转子与辅助线圈之间的空间通过计算为0.2mm,但考虑到安装误差等，我们将其扩大到0.5mm后进行了组装。与RX400h的驱动用马达相比，仿真时实现了同等的输出功率密度（表）。目年性能就目（更车的奥功R达伍I设计绪H达成度押估550gUT517gOK大度2万r<nOK大招矩210Nmi±.JB3N耳，87%«此次开发的马达的性能（仿*值）开发目标是丰田克呼璃R×400h（2005年出就率9H的动IlD速.实现7与之同等箭出动*密T出功*123kWW±6NmkW±出功率宙贵3.5kWk1U±3.4kWk0本研究项目是在日本NEDO（新能源产业技术综合开发机构）的委托业务“新一代汽车用高性能蓄电系统技术开发”的支持下实施的。