CN118041021A - 一种双转子永磁电机动力联耦结构及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双转子永磁电机动力联耦结构及控制方法,属于电机设备技术领域,包括电机外壳、主电机、挡磁板和盘式电机,电机外壳内穿设有主轴;盘式电机包括螺纹锁止结构、第二永磁体和第二绕组线圈,螺纹锁止结构包括螺纹咬合套筒、滑动接合套筒和轴承,第二永磁体固连在滑动接合套筒上,螺纹咬合套筒和轴承固定套设在主轴上,滑动接合套筒可沿轴向移动。该电机能够实现主电机转子单独驱动模式与主电机转子加盘式电机转子共同驱动模式之间的切换;融入模糊算法判定电机所需的电信号,依托电机磁链信息和神经网络载体模型调节电流实现自抗扰控制。本发明解决永磁电机多工况所需转矩宽区间、能量冗余及动力切换扰动问题,实现高效高鲁棒性驱动。
Description
技术领域
本发明涉及电机设备技术领域,具体涉及一种双转子永磁电机动力联耦结构及控制方法。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展,电动汽车受到越来越多的关注,当前大多数电动汽车的动力驱动形式为集中电机驱动。集中电机驱动的整体构造为在传动燃油汽车的布置上进行优化改进,具有结构紧凑、布置简便,车载空间利用率高等优点,但由于离合器、减速器、传动轴等构件的存在,动力传递会发生不可避免的损失,使得能量利用率降低。而轮毂电机采用电机直接驱动车轮转动的形式在很大程度上避免了上述能量损失的产生,且省去了离合器等结构降低了车辆底盘的复杂度,目前大多数的轮毂电机还停留在单定子转子结构上。
CN113765319A公开了一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法,采用的双转子结构包括由外转子与外绕组线圈构成的外电机、内转子与内绕组线圈构成的内电机,两电机采用同圆心的行星轮排布结构安装太阳轮与齿圈分别为内电机与外电机,行星轮为动力输出结构,其内外电机之间的动力切换由电子元件控制的滑槽结构进行控制,其滑动功能的实现依赖于外置滚筒电机的通电情况进行控制,可以实现双电机驱动、任意单电机驱动以及空挡四种动力传递方式。该发明改善了传统轮毂电机结构,实现了双电机结构的两档轮毂电机驱动、制动功能,且两档平滑切换即提高了驾驶员驾驶控制准确度,也有利于进一步提高能量利用率。但该发明采用的换挡结构为内外转子电磁力自锁,以及外电机驱动脱离的形式,外电机与内电机之间通过多个定滑轮结构进行动力传输,使得轮毂电机的机构更为复杂,且定滑轮加带传动的布置方式会降低控制精度,影响驾驶员体验;在永磁体的布置问题上,该发明采用同圆心的布置结构,没有考虑永磁体以及绕组磁场之间的相互影响,电机的能源利用率以及动力系统的稳定性还存在较大的提升空间。
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发明内容
为解决现有技术中存在的不足,本发明提出了一种双转子永磁电机动力联耦结构及控制方法,将两套动力系统之间添加挡磁结构进行分隔,实现两套动力系统的独立,解决了磁场之间相互影响的问题,并采用螺纹连接结构作为换挡结构,通过简单的机械结构连接降低了换挡结构的复杂度,且能够根据电机的运行状况对控制参数进行调整,达到提高换挡稳定性的效果。设计合理,解决了现有技术的不足,具有良好的效果。
为了实现上述目的,本发明采取如下技术方案:
一种双转子永磁电机动力联耦结构,包括电机外壳、主电机、挡磁板和盘式电机,所述电机外壳内穿设有主轴;
所述主电机包括主电机接合套筒,所述主电机接合套筒固定套设在主轴上,主电机接合套筒外表面依次设有第一永磁体和第一绕组线圈;
所述盘式电机包括螺纹锁止结构、第二绕组线圈和第二永磁体,所述螺纹锁止结构包括螺纹咬合套筒、滑动接合套筒和轴承,第二永磁体固定连接在滑动接合套筒上,所述螺纹咬合套筒、轴承和第二绕组线圈固定套设在主轴上,所述滑动接合套筒能够在螺纹咬合套筒和轴承之间轴向移动。
进一步地,所述滑动接合套筒内壁设有与螺纹咬合套筒相适配的螺纹部和与轴承相适配的光滑部;
所述光滑部的直径大于螺纹部的直径,且光滑部和螺纹部之间设有挡瓦结构。
进一步地,所述挡磁板固定套设在主电机和盘式电机之间的主轴上;
所述螺纹咬合套筒设置在靠近挡磁板的一侧,所述第二绕组线圈设置在远离挡磁板的一侧,所述轴承设置在螺纹咬合套筒和第二绕组线圈之间;
所述滑动接合套筒的螺纹部靠近挡磁板,光滑部靠近第二绕组线圈。
进一步地,所述第一永磁体垂直于第二永磁体。
进一步地,第二绕组线圈通电后产生远离第二永磁体的力,使第二永磁体带动滑动接合套筒轴向移动,与螺纹咬合套筒咬合。
一种双转子永磁电机动力联耦结构的控制方法,采用上述的一种双转子永磁电机动力联耦结构,包括以下步骤:
S1、采集主电机的转速、主电机和盘式电机的定子磁链、目标转矩;
S2、设计模糊控制器,定义输入变量为主电机转速和目标转矩,输出变量为CMT,其中CMT=1、2;当CMT=2时,主电机和盘式电机同时工作,当CMT=1时,主电机单独工作;定义隶属度函数和模糊规则;
将S1中的主电机转速和目标转矩输入到模糊控制器中,输出CMT;
S3、将输入变量的隶属度信息、CMT、主电机和盘式电机的定子磁链输入到神经网络中,神经网络读取模糊控制器中的隶属度分类信息以及输出变量进行标签处理,在考虑电机稳定性的情况下对输出变量进行解算得到主电机与盘式辅助电机的电机功率目标值N1和N2;
S4、利用N1和N2计算得到主电机和盘式电机的目标电流信号将/>分别与主电机和盘式电机当前状态的电流信号i1、i2进行作差,得到差值电流信号;
S5、将差值电流信号输入到电流控制器中,电流控制器根据差值信号对电流脉宽调制器进行调整,输出对应的电流信号控制逆变器进而控制主电机和盘式电机输出;
S6、神经网络分析相对时间内的磁链信号,得到电机运行状态,若电机运行状态不稳定,则对N1和N2进行优化。
进一步地,S3中,将主电机转速根据大小划分为M个模糊集合,将目标转矩根据大小划分为N个模糊集合,则共有M×N个标签,当主电机转速和目标转矩的隶属度信息对应第个r标签时,N1和N2的计算公式为:
N1=f1r(CMT);
N2=f2r(CMT);
其中,
上式中,a1r,b1r,c1r,a2r,b2r,c2r为设定的比例系数,r∈[1,M×N]。
进一步地,S6中包括以下子步骤:
S6.1、神经网络分别收集主电机和盘式电机[t,t+1,…,t+n]时刻的定子磁链信息ψ1和ψ2,n为正整数,并分别进行傅里叶变换,得到频谱图像,将频谱图像中峰值的频率和振幅相乘得到电机稳定因子E1和E2,将E1和E2相加得到E,与设置的阈值A进行对比;
若E<A,则判断联耦结构运行状态稳定;
若E>A,则判断联耦结构运行状态不稳定,调整f1r和f2r中的参数为a′1r,b′1r,c′1r,a′2r,b′2r,c′2r,得到:
S6.2、将f′1r和f′2r进行储存,当主电机转速和目标转矩的隶属度信息再次对应第r个标签时,采用f′1r和f′2r计算N′1和N′2;
若采用f′1r和f′2r的电极稳定因子E′<E,则保留f′1r和f′2r,当k次采用f′1r和f′2r,电机稳定因子均小于E,则将f′1r和f′2r赋值给f′1r和f′2r;
若采用f′1r和f′2r的电机稳定因子E′>E,则再次调整f1r和f2r中的参数。
本发明所带来的有益技术效果:
(1)本发明通过双电机复合结构的螺纹接合套筒能够实现两档动力输出,使得电机在工作过程中能够更充分的利用两电机的动力输出特性进行动力输出,提高了能量利用率;且两档切换结构采用简单机械结构,更为安全稳定。
(2)本发明通过轴承结构,使盘式电机绕组线圈部分在单电机驱动模式中能够在轴承上自由转动,相较于传统的双电机复合结构而言,该结构减小了绕组线圈切割磁感线所造成的能量浪费。
(3)本发明通过电机磁链信号监测电机波动信号,采用模糊-神经网络模块调整电机电流,在保证电机动力输出的同时对电机稳定性进行了优化。
(4)本发明采用的主电机与盘式电机辅助动力输出的形式,相较于单电机主动输出,盘式电机具有更大的功率密度和更高的效率的优势。
(5)在车辆起步时双电机共同输出动力提供转矩,在保证车辆动力需求的前提下,使得车辆加速时间更短。
附图说明
图1为本发明中双转子永磁电机动力联耦结构的零件爆炸视图。
图2为本发明中滑动接合套筒的剖视图。
图3为本发明中滑动接合套筒锁止图。
图4为本发明中滑动接合套筒未锁止图。
图5为本发明中电机控制框图。
其中,1-电机外壳;2-第一绕组线圈;3-第一永磁体;4-挡磁板;5-第二永磁体;6-螺纹咬合套筒;7-滑动接合套筒;8-轴承;9-第二绕组线圈;10-电机后盖;11-主电机接合套筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明:
一种双转子永磁电机动力联耦结构,如图1所示,包括电机外壳1、主电机、挡磁板4和盘式电机,电机外壳1内穿设有主轴;
主电机包括主电机接合套筒11,主电机接合套筒11固定套设在主轴上,主电机接合套筒11外表面依次设有第一永磁体3和第一绕组线圈2;
盘式电机包括螺纹锁止结构、第二永磁体5和第二绕组线圈9,螺纹锁止结构包括螺纹咬合套筒6、滑动接合套筒7和轴承8,第二永磁体5固定连接在滑动接合套筒7上,螺纹咬合套筒6、轴承8和第二绕组线圈9固定套设在主轴上,如图2所示,滑动接合套筒7内壁设有与螺纹咬合套筒6相适配的螺纹部和与轴承8相适配的光滑部,滑动接合套筒7可以沿轴向滑动,且滑动过程中,滑动接合套筒7一直与轴承8保持接触;光滑部的直径大于螺纹部的直径,为了保证螺纹部和光滑部之间不产生干涉,光滑部和螺纹部之间设有挡瓦结构,螺纹部靠近挡磁板4,光滑部靠近第二绕组线圈9,第二绕组线圈9固定在电机后盖10上,第一永磁体3垂直于第二永磁体5;
挡磁板4固定套设在主电机和盘式电机之间的主轴上;螺纹咬合套筒6设置在靠近挡磁板4的一侧,第二绕组线圈9设置在远离挡磁板4的一侧,轴承8设置在螺纹咬合套筒6和第二绕组线圈9之间;
第一线圈绕组和第二线圈绕组均缠绕在铁芯上。
通过该结构实现单电机动力输出与双电机耦合动力输出两种模式的切换,即控制器通过转矩条件与电机状态判断输出方式,使得车辆高转矩需求工况或主电机故障工况下螺纹锁止结构锁死,盘式电机动力通过螺纹锁止结构与主电机共同实现动力传输;高速低转矩需求工况下盘式电机绕组部分自由旋转,减少绕组切割磁感线造成的能量损耗。
其中电机两种动力输出方式之间的切换主要通过控制器指令控制绕组线圈通电情况配合螺纹锁止结构共同实现,第一绕组线圈2固连在主轴上,通电后动力由永磁体直接传递到主轴;此时采取双电机耦合动力输出模式,在控制系统通过电信号控制第一绕组线圈2与第二绕组线圈9同时供电;其中盘式电机输入高转速电信号,加之第二永磁体5的转动惯量小于第一永磁体3的转动惯量,导致第二永磁体5的转速高于第一永磁体3;且感应电动势会导致第二绕组线圈9通电后会产生远离第二永磁体5的力,致使滑动接合套筒7轴向移动,即第二永磁体5和滑动接合套筒7沿轴向远离第二绕组线圈9运动,与螺纹咬合套筒6咬合,在转矩的作用下滑动接合套筒7相对螺纹咬合套筒6向锁止方向旋转直至锁死,详细的螺纹锁止结构锁止剖面图如图3所示,第二绕组线圈9通电后产生电磁场,第二永磁体5在电磁场的作用下旋转并带动滑动接合套筒7锁死的螺纹咬合套筒6旋转,与第一绕组线圈2所传递的动力耦合实现动力输出。
当车辆在良好路面处于高速行驶或下坡路面等低转矩工况时,控制其检测车辆需求转矩小于阈值时,此时采取单电机动力输出模式,第一绕组线圈2依旧通电,其输出动力直接传递到主轴上,第二绕组线圈9不通电,即第二永磁体5和滑动接合套筒7在惯性的条件下旋转,与主轴之间不可避免地会产生转矩,在该转矩的作用下第二永磁体5与滑动接合套筒7相对螺纹咬合套筒6向分离方向旋转,并最终完全脱离螺纹咬合套筒6,并在电磁力的作用下向靠近第二绕组线圈9的轴向方向移动,最终完全脱离螺纹咬合套筒6,在磁场中自由转动,详细的螺纹锁止结构分离剖面图如图4所示,此时只有主电机输出动力。常见的双动力系统中辅助电机在不工作状态时依旧由主轴连带旋转,做切割磁感线运动,该状态造成的动力损耗是不可避免的,而本发明采用的盘式电机绕组线圈滑套结构使得盘式电机在不工作状态下能够大大减小线圈的切割磁感线动作,实现最大化降低能量损耗的作用。
当主电机发生永磁体退磁、匝间短路、相间短路等影响电机动力输出的情况时,单电机动力输出模式转换为双电机耦合动力输出,第一绕组线圈2与第二绕组线圈9同时供电,且第一绕组线圈2和第二绕组线圈9接入相同大小的电流,但由于第二绕组线圈9转动惯量小于第一绕组线圈2,即第二绕组线圈9转速高于第一绕组线圈2,由于感应电动势的存在,第二绕组线圈9通电后会产生远离第二永磁体5的力,由于安装第二永磁体5的滑动接合套筒7可以在轴承8与螺纹咬合套筒6之间轴向移动,在电磁力的作用下,第二永磁体5与滑动接合套筒7会沿轴向远离第二绕组线圈9,并与螺纹咬合套筒6咬合,在转矩的作用下滑动接合套筒7相对螺纹咬合套筒6向锁止方向旋转,并最终导致螺纹锁止结构锁死,详细的螺纹锁止结构锁止剖面图如图3所示,第二绕组线圈9通电后产生电磁场,第二永磁体5在电磁场的作用下旋转并带动滑动接合套筒7锁死的螺纹咬合套筒6旋转,与第一绕组线圈2所传递的动力耦合实现动力输出。
当车辆在主电机单独运作阶段减速停车时,第一绕组线圈2与第二绕组线圈9断电,车辆传动系统的存在导致主轴转速下降更迅速,由于第二永磁体5与滑动接合套筒7在轴承8上依靠惯性自由转动,第二永磁体5会存在沿轴向靠近第二绕组线圈9的力,从而保证第二永磁体5紧贴在最靠近第二绕组线圈9处的移动范围内自由转动,并在电磁力的作用下逐渐减速最终静止。
当车辆在主电机单独运行阶段减速停车时,第二绕组线圈9未通电且第二永磁体5与滑动接合套筒7在轴承8上做自由转动,该阶段只需中断第一绕组线圈2供电即可。
一种双转子永磁电机动力联耦结构的控制方法,采用上述一种双转子永磁电机动力联耦结构,如图5所示包括以下步骤:
S1、采集主电机的转速、主电机M1和盘式电机M2的定子磁链、目标转矩;
S2、设计模糊控制器,定义输入变量为主电机转速和目标转矩,输出变量为CMT,其中CMT=1、2;当CMT=2时,主电机和盘式电机同时工作,当CMT=1时,主电机单独工作;定义隶属度函数和模糊规则;
在本实施例中,将主电机转速依据大小模糊化为{低、中、高}三种模糊集合,记为{L、Z、H},目标转矩根据大小划分为{低、中、高}三种模糊集合,记为{L、Z、H},设计的模糊规则如下所示:
当转速为高时,目标转矩低、中、高三类均为CMT=1,主电机单独工作;
当转速为中或低时,若目标转矩为中或高,则采用信号CMT=2,即双电机共同工作,输出相应的电流进行电机控制,若目标转矩为低,则采用输出信号CMT=1,即主电机单独工作。
将S1中的主电机转速和目标转矩输入到模糊控制器中,输出CMT;
S3、将输入变量的隶属度信息、CMT、主电机和盘式电机的定子磁链输入到神经网络中,神经网络读取模糊控制器中的隶属度分类信息以及输出变量进行标签处理,在考虑电机稳定性的情况下对输出变量进行解算得到主电机与盘式辅助电机的电机功率目标值N1和N2;
将主电机转速根据大小划分为M个模糊集合,将目标转矩根据大小划分为N个模糊集合,则共有M×N个标签,本实施例中将主电机转速根据大小划分为3个模糊集合,将目标转矩根据大小划分为3个模糊集合,则共有9个标签,第1到9个标签分别为“LL”、“LZ”、“LH”、“ZL”、“ZZ”、“ZH”、“HL”、“HZ”、“HH”;
当主电机转速和目标转矩的隶属度信息对应第个r标签时,N1和N2的计算公式为:
N1=f1r(CMT);
N2=f2r(CMT);
其中,
上式中,a1r,b1r,c1r,a2r,b2r,c2r为设定的比例系数,r∈[1,M×N]。
在本实施例中,以低转速和低目标转矩为例,输入到神经网络中的隶属度信息为“L-L”,将“L-L”作为标签“LL”,标签“LL”为第1个标签,则:
f1=f11,f2=f21;
S4、将N1和N2分别输入到主电机电流计算模块和盘式电机电流计算模块,利用N1和N2计算得到主电机和盘式电机的目标电流信号将/>分别与主电机和盘式电机当前状态的电流信号i1、i2进行作差,得到差值电流信号;
S5、将差值电流信号输入到电流控制器中,电流控制器根据差值信号对电流脉宽调制器进行调整,输出对应的电流信号控制逆变器进而控制主电机和盘式电机输出。
S6、神经网络分析相对时间内的磁链信号,得到电机运行状态,若电机运行状态不稳定,则对N1和N2进行优化。
S6具体包括以下子步骤:
S6.1、信号反馈模块将[t,t+1,…,t+n]时刻的定子磁链信息ψ1和ψ2反馈给神经网络,其中n为正整数,ψ1=[ψ1t,ψ1(t+1)…,ψ1(t+n)],ψ2=[ψ2t,ψ2(t+1)…,ψ2(t+n)],分别进行傅里叶变换,得到频谱图像,将频谱图像中峰值的频率和振幅相乘得到电机稳定因子E1和E2,将E1和E2相加得到E,与设置的阈值A进行对比;
若E<A,则判断联耦结构运行状态稳定;
若E>A,则判断联耦结构运行状态不稳定,调整f1r和f2r中的参数为a′1r,b′1r,c′1r,a′2r,b′2r,c′2r,得到:
在本实施例中,调整f11(CMT)和f21(CMT)中的参数为a′11,b′11,c′11,a′21,b′21,c′21,得到f′11和f′21;
S6.2、将f′1r和f′2r进行储存,当主电机转速和目标转矩的隶属度信息再次对应第r个标签时,采用f′1r和f′2r计算N′1和N′2;
若采用f′1r和f′2r的电极稳定因子E′<E,则保留f′1r和f′2r,当k次采用f′1r和f′2r,电机稳定因子均小于E,则将f′1r和f′2r赋值给f′1r和f′2r;
若采用f′1r和f′2r的电机稳定因子E′>E,则再次调整f1r(CMT)和f2r(CMT)中的参数。
在本实施例中,将f′11和f′21进行储存,当主电机转速和目标转矩的隶属度信息再次对应第1个标签时,采用f′11和f′21计算N′1和N′2;若采用f′11和f′21的电极稳定因子E′<E,则保留f′11和f′21,当3次采用f′11和f′21,电机稳定因子均小于E,则将f′1r和f′2r赋值给f′1r和f′2r;若采用f′1r和f′2r的电机稳定因子E′>E,则再次调整f1r(CMT)和f2r(CMT)中的参数。
以上为本实施例的完整实现过程。
上述实施例仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围也并不局限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种双转子永磁电机动力联耦结构,其特征在于,包括电机外壳、主电机、挡磁板和盘式电机,所述电机外壳内穿设有主轴;
所述主电机包括主电机接合套筒,所述主电机接合套筒固定套设在主轴上,主电机接合套筒外表面依次设有第一永磁体和第一绕组线圈;
所述盘式电机包括螺纹锁止结构、第二绕组线圈和第二永磁体,所述螺纹锁止结构包括螺纹咬合套筒、滑动接合套筒和轴承,第二永磁体固定连接在滑动接合套筒上,所述螺纹咬合套筒、轴承和第二绕组线圈固定套设在主轴上,所述滑动接合套筒能够在螺纹咬合套筒和轴承之间轴向移动。
2.根据权利要求1所述的一种双转子永磁电机动力联耦结构,其特征在于,所述滑动接合套筒内壁设有与螺纹咬合套筒相适配的螺纹部和与轴承相适配的光滑部;
所述光滑部的直径大于螺纹部的直径,且光滑部和螺纹部之间设有挡瓦结构。
3.根据权利要求2所述的一种双转子永磁电机动力联耦结构,其特征在于,所述挡磁板固定套设在主电机和盘式电机之间的主轴上;
所述螺纹咬合套筒设置在靠近挡磁板的一侧,所述第二绕组线圈设置在远离挡磁板的一侧,所述轴承设置在螺纹咬合套筒和第二绕组线圈之间;
所述滑动接合套筒的螺纹部靠近挡磁板,光滑部靠近第二绕组线圈。
4.根据权利要求3所述的一种双转子永磁电机动力联耦结构,其特征在于,所述第一永磁体垂直于第二永磁体。
5.根据权利要求4所述的一种双转子永磁电机动力联耦结构,其特征在于,第二绕组线圈通电后产生远离第二永磁体的力,使第二永磁体带动滑动接合套筒轴向移动,与螺纹咬合套筒咬合。
6.一种双转子永磁电机动力联耦结构的控制方法,其特征在于,采用权利要求1-5任一项所述的一种双转子永磁电机动力联耦结构,包括以下步骤:
S1、采集主电机的转速、主电机和盘式电机的定子磁链、目标转矩;
S2、设计模糊控制器,定义输入变量为主电机转速和目标转矩,输出变量为CMT,其中CMT=1、2;当CMT=2时,主电机和盘式电机同时工作,当CMT=1时,主电机单独工作;定义隶属度函数和模糊规则;
将S1中的主电机转速和目标转矩输入到模糊控制器中,输出CMT;
S3、将输入变量的隶属度信息、CMT、主电机和盘式电机的定子磁链输入到神经网络中,神经网络读取模糊控制器中的隶属度分类信息以及输出变量进行标签处理,在考虑电机稳定性的情况下对输出变量进行解算得到主电机与盘式辅助电机的电机功率目标值N1和N2;
S4、利用N1和N2计算得到主电机和盘式电机的目标电流信号将/>分别与主电机和盘式电机当前状态的电流信号i1、i2进行作差,得到差值电流信号;
S5、将差值电流信号输入到电流控制器中,电流控制器根据差值信号对电流脉宽调制器进行调整,输出对应的电流信号控制逆变器进而控制主电机和盘式电机输出;
S6、通过神经网络分析相对时间内的磁链信号,得到电机运行状态,若电机运行状态不稳定,则对N1和N2进行优化。
7.根据权利要求6所述的一种双转子永磁电机动力联耦结构的控制方法,其特征在于,S3中,将主电机转速根据大小划分为M个模糊集合,将目标转矩根据大小划分为N个模糊集合,则共有M×N个标签,当主电机转速和目标转矩的隶属度信息对应第个r标签时,N1和N2的计算公式为:
N1=f1r(CMT);
N2=f2r(CMT);
其中,
上式中,a1r,b1r,c1r,a2r,b2r,c2r为设定的比例系数,r∈[1,M×N]。
8.根据权利要求7所述的一种双转子永磁电机动力联耦结构的控制方法,其特征在于,S6中包括以下子步骤:
S6.1、神经网络分别收集主电机和盘式电机[t,t+1,…,t+n]时刻的定子磁链信息ψ1和ψ2,n为正整数,并分别进行傅里叶变换,得到频谱图像,将频谱图像中峰值的频率和振幅相乘得到电机稳定因子E1和E2,将E1和E2相加得到E,与设置的阈值A进行对比;
若E<A,则判断联耦结构运行状态稳定;
若E>A,则判断联耦结构运行状态不稳定,调整f1r和f2r中的参数为a′1r,b′1r,c′1r,a′2r,b′2r,c′2r,得到:
S6.2、将f′1r和f′2r进行储存,当主电机转速和目标转矩的隶属度信息再次对应第r个标签时,采用f′1r和f′2r计算N′1和N′2;
若采用f′1r和f′2r的电极稳定因子E′<E,则保留f′1r和f′2r,当k次采用f′1r和f′2r,电机稳定因子均小于E,则将f′1r和f′2r赋值给f′1r和f′2r;
若采用f′1r和f′2r的电机稳定因子E′>E,则再次调整f1r和f2r中的参数。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008035609A1 (de) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Thomas Magnete Gmbh | Antriebsvorrichtung mit zwei in einem Gehäuse angeordneten Motoren |
US20120146445A1 (en) * | 2010-12-13 | 2012-06-14 | Hitachi, Ltd. | Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machine |
JP2013162613A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Suzuki Motor Corp | 電動回転機および電動回転システム |
CN103633813A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-03-12 | 江苏大学 | 分体式电磁耦合离合器及以其作动力的电控液压转向系统 |
CN209389895U (zh) * | 2018-12-25 | 2019-09-13 | 苏州英磁新能源科技有限公司 | 一种永磁集成式电机 |
CN210469033U (zh) * | 2019-11-19 | 2020-05-05 | 重庆交通大学 | 开关磁阻-盘式双转子电机 |
CN215580843U (zh) * | 2020-11-11 | 2022-01-18 | 靳普 | 一种组合式电机及转子系统 |
-
2024
- 2024-01-24 CN CN202410097181.8A patent/CN118041021B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008035609A1 (de) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Thomas Magnete Gmbh | Antriebsvorrichtung mit zwei in einem Gehäuse angeordneten Motoren |
US20120146445A1 (en) * | 2010-12-13 | 2012-06-14 | Hitachi, Ltd. | Axial Flux Permanent Magnet Brushless Machine |
JP2013162613A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Suzuki Motor Corp | 電動回転機および電動回転システム |
CN103633813A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-03-12 | 江苏大学 | 分体式电磁耦合离合器及以其作动力的电控液压转向系统 |
CN209389895U (zh) * | 2018-12-25 | 2019-09-13 | 苏州英磁新能源科技有限公司 | 一种永磁集成式电机 |
CN210469033U (zh) * | 2019-11-19 | 2020-05-05 | 重庆交通大学 | 开关磁阻-盘式双转子电机 |
CN215580843U (zh) * | 2020-11-11 | 2022-01-18 | 靳普 | 一种组合式电机及转子系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
徐鸿: "双转子混合式电机的优化设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑(月刊)》, no. 2, 15 February 2022 (2022-02-15) * |
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