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          绿色动力
          2018-08-16    来源: 《大学生》杂志  

            我是湖南大学电气与信息工程学院在读博士生,研究方向主要为电机控制。我们学院可谓历史悠久,起源可追溯到1921年湖南公立工业专门学校的电机科,建院百年来,电机电气一直是学校重点学科,特别是改革开放这四十年,电气工程学科得到了突飞猛进的发展,在2017年教育部学科评估中,在电气工程学科中,进入前十。

            电气工程广泛应用在电力、交通和工业自动化等领域,最近几年,电动汽车发展很快,这离不开高效节能的电机系统的开发,学校在这方面开展了大量研究,取得了一些成果。比如开发的矿用电力机车得到国家权威检测部门检测,开发的电动物流车用开关磁阻电机系统,样机可很快应用于电动物流车。

            近年来,我所在的团队在我的导师李孟秋老师的带领下,围绕新能源汽车的开关磁阻电机这一“绿色动力”系统进行攻关。电机作为电动汽车动力单元,性能至关重要。现在大部分新能源汽车均为永磁电机,但是永磁材料属不可再生资源,其价格逐年攀升,电动车生产成本也随之增加;且永磁体在高温、震动等复杂环境下会出现退磁现象,这会增加电机损耗,降低电机的安全性能。

            于是,采用一种没有磁钢(俗称磁铁)的电机作为驱动动力,就成为一种趋势。我们团队将目光转向开关磁阻电机,开关磁阻电机是由硅钢片冲压,结构简单、容错性强、可靠性高,并可在高温环境下达到很高转速。

            然而,转矩脉动是开关磁阻电机较为严重的问题,转矩脉动就如海上的波浪一样,很不平稳,低速运行时,更为明显。这会使驾驶员感觉到很强的抖动感,这就是开关磁阻电机未能大规模应用的主要原因。日本由于稀土资源受限,开关磁阻电机研发及应用走在前沿,已经应用在电动汽车上。我们亟待赶上。

            大家整天围在一个不足30平方米的实验室,进行模型设计分析、数据计算、整理资料等等。虽然每天任务量都很重,但我们收获很大。最后我们设计出了一套完全自主产权的车用15kw开关磁阻电机系统样机,经过测试转矩脉动指标为8%左右,实现了开关磁阻电机转矩脉动大幅度降低。为了更好地适用新能源汽车,绿色技术创新我们仍在路上。

            蔡辉

            湖南大学控制科学与工程专业博士


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