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綠色動力
2018-11-19    來源: 《大學生》雜志  

  我是湖南大學電氣與信息工程學院在讀博士生,研究方向主要為電機控制。我們學院可謂歷史悠久,起源可追溯到1921年湖南公立工業專門學校的電機科,建院百年來,電機電氣一直是學校重點學科,特別是改革開放這四十年,電氣工程學科得到了突飛猛進的發展,在2017年教育部學科評估中,在電氣工程學科中,進入前十。

  電氣工程廣泛應用在電力、交通和工業自動化等領域,最近幾年,電動汽車發展很快,這離不開高效節能的電機系統的開發,學校在這方面開展了大量研究,取得了一些成果。比如開發的礦用電力機車得到國家權威檢測部門檢測,開發的電動物流車用開關磁阻電機系統,樣機可很快應用于電動物流車。

  近年來,我所在的團隊在我的導師李孟秋老師的帶領下,圍繞新能源汽車的開關磁阻電機這一“綠色動力”系統進行攻關。電機作為電動汽車動力單元,性能至關重要。現在大部分新能源汽車均為永磁電機,但是永磁材料屬不可再生資源,其價格逐年攀升,電動車生產成本也隨之增加;且永磁體在高溫、震動等復雜環境下會出現退磁現象,這會增加電機損耗,降低電機的安全性能。

  于是,采用一種沒有磁鋼(俗稱磁鐵)的電機作為驅動動力,就成為一種趨勢。我們團隊將目光轉向開關磁阻電機,開關磁阻電機是由硅鋼片沖壓,結構簡單、容錯性強、可靠性高,并可在高溫環境下達到很高轉速。

  然而,轉矩脈動是開關磁阻電機較為嚴重的問題,轉矩脈動就如海上的波浪一樣,很不平穩,低速運行時,更為明顯。這會使駕駛員感覺到很強的抖動感,這就是開關磁阻電機未能大規模應用的主要原因。日本由于稀土資源受限,開關磁阻電機研發及應用走在前沿,已經應用在電動汽車上。我們亟待趕上。

  大家整天圍在一個不足30平方米的實驗室,進行模型設計分析、數據計算、整理資料等等。雖然每天任務量都很重,但我們收獲很大。最后我們設計出了一套完全自主產權的車用15kw開關磁阻電機系統樣機,經過測試轉矩脈動指標為8%左右,實現了開關磁阻電機轉矩脈動大幅度降低。為了更好地適用新能源汽車,綠色技術創新我們仍在路上。

  蔡輝

  湖南大學控制科學與工程專業博士


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