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2017年8月陕西理工大学学报(自然科学版)Aug．2017

第33卷第4期JournalofShaanxiUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)V01．33No．4

[文章编号]2096—3998(2017)04—0047—07

基于FSPMM的直驱型纯电动汽车驱动桥设计

孙允璞，赵永强，柴新宁

(陕西理工大学机械工程学院，陕西汉中723000)

[摘要]以一种新型开关磁通永磁电机为动力源驱动装置，介绍了新型开关磁通永磁电机

的工作原理、结构参数和设计过程，结合汽车主减速器、差速器和电机，实现电动汽车的直驱设

计。利用有限元分析软件对电机的结构参数进行优化，对输出特性进行仿真，结果表明，所设

计的开关磁通永磁电机具有较好的鲁棒性和较高的转矩功率密度，满足纯电动汽车的运行要

求。

[关键词]纯电动汽车；伺服直驱；开关磁通永磁电机；有限元分析

[中图分类号]U469．72；TM351[文献标识码]A

传统的燃油汽车大量消耗不可再生资源，污染严重，使环境和能源问题13益突出。电动汽车作为一

种使用可再生清洁能源的汽车，具有节能、环保的优势，可有效缓解能源紧张、大气污染严重等问题。因

此以电池或超级电容为动力源，全部或部分由电机驱动的纯电动车成为研究的热点。各国纷纷颁布诸

多优惠政策措施，加大投资力度，积极促进本国电动汽车产业发展。我国的众多科研院所、高等院校和

汽车生产厂家争相进行电动汽车的技术研究和产业化开发¨。

目前，纯电动车的驱动方案有单个电机集中驱动、电动轮驱动和多个轮毂电机驱动。单个电机集中

驱动方式的优点是可借鉴成熟经验，设计改造周期短，容易处理电机冷却，防震动以及电磁干扰等，缺点

是传动链长、占用空间大、传动效率低，不能对两侧驱动轮转矩进行单独控制，影响车辆的通过性；电动

轮驱动和轮毂电机驱动，这两种方式采用电子差速代替机械差速，将方向盘转角信号、左右车轮转速信

号输送到电机调速器，由电机调速器发出满足不同行驶工况的指令，优点是车辆传动链短、系统效率高、

重心降低、轻量化程度提高、稳定性好，左右车轮分别控制提高了车辆的通过性能，但轮毂电机受轮毂尺

寸的限制，使得轮毂电机设计、车辆运行控制的复杂程度都有所增加。因此设计一种结构紧凑、传动效

率高、瞬时动力性好、控制简易的纯电动车驱动系统成为目前研究的热点，而驱动电机作为电动汽车驱

动系统的核心，其性能参数直接影响电动汽车的动力性、经济性及续驶里程4。。

开关磁通永磁电机(FluxSwitchingPermanentMagnetMotor，FSPMM)是一种按照“磁通切换原理”工

作的新型高性能宽调速电机，电机绕组和永磁体都安装于定子，定、转子均采用凸齿结构，结合了永磁电

机和磁阻电机的优点，具有能量密度高和结构简单可靠等优点，成为纯电动车驱动系统理想的动力转换

装置，但是也存在永磁用量大、聚磁效应容易导致磁饱和的问题J。

目前，对于FSPMM的研究还没有成熟的设计理论可供参考，结构上还需更深入的探索，针对不同

收稿日期：2017-01-28修回日期：2017-04-20

作者简介：孙允璞(1989一)，男，河南省信阳市人，陕西理工大学硕士研究生，主要研究方向为电动机直驱与专用汽车设

计；[通信作者]赵永强(1976一)，男，陕西省扶风县人，陕西理工大学副教授，硕士生导师，主要研究方向为先进成形技

术及设备与交流伺服控制；柴新宁(1989一)，男，甘肃省酒泉市人，陕西理工大学硕士研究生，主要研究方向为汽车节能

技术与电动汽车设计。

陕西理工大学学报(自然科学版)第33卷

FSPMM的拓扑结构所表现出的电磁性能、转矩特性、电磁感应特性等性能也有明显区别。因此，笔者拟

设计一种基于纯电动汽车直驱系统的新型FSPMM，实现FSPMM和直驱型纯电动车驱动装置合理匹配，

推动纯电动汽车技术的发展和进步。

1直驱型纯电动车的设计

1．1总体方案设计

为提高电动汽车的续驶里程、传动效率