为削弱电动汽车轮毂电机的齿槽转矩和铁心损耗,提出一种基于定子整槽偏移的方法对上述问题进行研究。推导电动汽车轮毂电机齿槽转矩和铁心损耗计算公式,确定轮毂电机的参数,建立轮毂电机几何模型;将各个不同偏角的模型导入有限元仿真模型中,分别对齿槽转矩和铁心损耗进行仿真计算,并验证模型的正确性。结果表明整槽偏移角为3°时的轮毂电机模型,其齿槽转矩和铁心损耗均能取到最优值,且齿槽转矩降低幅度约为98%、铁心损耗降低幅度约为65%、一次谐波降低幅度约为96%。仿真结果验证了基于定子整槽偏移的方法对齿槽转矩、铁心损耗和一次谐波具有明显的抑制作用。所提方法为电动汽车轮毂电机齿槽转矩和铁心损耗的优化设计提供了参考。

轮毂电机端盖总成单机压装效率低、工序分散。在分析轮毂电机端盖总成结构及压装工艺的基础上,设计“轴承-端盖-油封”一体式压装装置。压装装置中,轴承抓取机构利用O形圈与轴承内圈之间的摩擦力实现轴承的抓取。提出一种根据所需摩擦力大小,利用Lindley公式、经验公式等进行O形圈选型计算及沟槽设计的方法。根据仿真方案进行样机试制,结果表明设计的轴承抓取机构能够实现轴承的稳定抓取压装以及压装后与轴承自动分离。

针对电动自行车续驶里程不足,首先提出模糊控制策略,选取制动强度、蓄电池SOC、轮毂电机转速为输入量,再生制动力占总制动力的比值作为输出量,设计模糊规则和控制器,在Matlab/Simulink中进行仿真。然后制定试验方案并搭建试验台架,分别采集紧急制动、中轻度制动、下长坡制动三种工况下轮毂电机转速和超级电容电压,推导制动能量回收率。最后对比分析三种工况下试验与仿真效果。结果表明在确保制动安全的条件下,该策略在三种工况下的回收率分别高于试验结果 2.85%、1.54%、2.48%。

基于传统车辆的多连杆悬架结构以及轮毂电机的结构设计了一种适用于直驱式电动汽车的轮毂电机-多连杆悬架系统。建立了数学模型、运动学仿真模型,验证了模型的准确性。基于构建的多连杆悬架模型,结合NSGA-Ⅱ算法,提出了轮毂电机-多连杆悬架系统的多目标优化方法,以悬架硬点为设计变量,对悬架的定位参数进行多目标优化并获得了Pareto最优解集。研究结果表明优化后的悬架定位参数得到了改善,减少了轮胎磨损、车轮横向偏移的现象,提高了车辆的操纵稳定性,显著提高了悬架运动特性。

针对四轮毂电机独立驱动系统中各轮毂电机之间存在速度、位置的相互约束关系,需要设计相应的控制策略,对四台轮毂电机之间的运行同步进行控制。利用交叉耦合思想建立各轮毂电机的同步误差模型,确立了各轮毂电机之间的耦合关系;通过滑模控制理论设计轮毂电机的同步控制算法。利用MATLAB对四个轮毂电机在有干扰和无干扰时的同步性进行仿真分析,分析结果表明,在四轮毂电机同步性控制中,交叉耦合控制策略同步性好,抗干扰能力强。

城市地下综合管廊内部紧凑,线路长且交叉路段多,采用人工巡检效率低且安全隐患较大,为了实现城市地下管廊实时全方位无盲区探测,提出了一种基于轮毂电机的巡检小车全方位转向机构,包括四轮转向机构、全方位转向机构、转向切换装置以及相关控制系统;并分析了其基本构成及工作原理,在ADAMS中通过运动学分析得到车轮转向曲线,基于MATLAB/Simulink建立驱动系统控制模型。该全转向系统可以有效完成四轮转向、零半径转向、横向移动三种转向功能,比传统四轮巡检小车转向更加灵活,结构简单,具有广阔的应用前景。

针对现有管道机器人行进机构通用性差、结构复杂等问题,设计了一种能够以蠕动和快速运动切换方式在管道中行进,同时能灵便适应管道的水平、竖直、弯曲等形状变化,以及管道直径变化的通用管道机器人行进机构。该行进机构引入气动装置和轮毂电机,结构简单、成本降低,使管道机器人的性能和应用范围得到了进一步的拓展。

针对轮毂电机驱动的电动汽车非簧载质量增加,汽车垂向振动现象加剧的问题,设计多级隔振型和动力吸振型两种含电机悬架装置的悬架系统构型,并建立相应的车辆垂向振动数学模型。以电机悬架刚度与阻尼为优化变量,确定其位移约束与边界约束条件,建立多目标优化函数。利用MATLAB软件建立仿真模型,在分析电机悬架刚度与阻尼对悬架系统性能影响的基础上,以车身加速度、车身悬架动挠度、电机悬架动挠度以及轮胎动载荷均方根值为评价指标,比较多级隔振型和动力吸振型两种轮毂电机悬架系统构型的汽车行驶平顺性。结果表明:多级隔振型和动力吸振型的电机悬架刚度与阻尼优化结果分别为119880 N/m、200 N·s/m和9995 N/m、1296 N·s/m;动力吸振型相比多级隔振型轮毂电机悬架系统能够更好地改善汽车垂向振动负效应问题,提升汽车乘坐舒适性。

根据电动手推车在短距离搬运较轻的物品时十分方便,搬运货物省时省力等特点,设计了一种新型电动手推车。介绍了该手推车的总体结构、工作原理以及轮毂电机、压力传感器的选用。该电动手推车实现了智能化控制,降低了工人的劳动强度,提高了工作效率。

电动汽车采用轮毂电机驱动后,其悬架系统需重新设计、悬架设计过程复杂、成本高且耗时很长。因此,文中提出应用ADAMS/Car软件高效、准确地构建一种新型的轮毂电机-双横臂悬架模型。通过分析悬架系统的运动学特性,得出与悬架性能有关的优化变量,并运用ADAMS/Insight软件分析优化变量对悬架运动特性参数的影响程度,对影响程度较大的变量进行参数化设计,使优化后的轮毂电机-双横臂悬架系统达到理想的设计要求。