Maszyna elektryczna do bezpośredniego napędu koła pojazdu elektrycznego

• Autorzy: Szczypior J. , Jakubowski R.

Warianty tytułu

EN

Electric machine for direct drive of electric vehicle wheel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy, w syntetyczny sposób przedstawiono metodę projektowania, konstrukcję, maszyny elektrycznej do bezpośredniego napędu samochodu elektrycznego. Rozpatrywano napęd miejskiego samochodu, w którym zastosowano specjalne rozwiązania konstrukcyjne, umożliwiające pełne użytkowanie pojazdu przez osoby sprawne i niepełnosprawne. Z tego powodu szczególnie istotnym było przeniesienie maszyn napędowych do niewykorzystywanej przestrzeni wnętrza obręczy kół. Przyjęto, że pojazd jest bezpośrednio napędzany dwoma maszynami umieszczonymi we wnętrzu piętnastocalowych obręczy kół tylnych. Każda maszyna ma moc 5 kW przy prędkość obrotowej 330 obr/min, oraz zapewnia trzykrotne przeciążenie momentem i 70 % zwiększenie prędkości obrotowej. Uzasadniono zastosowanie do napędu kół wielobiegunowej maszyny synchronicznej z powierzchniowymi magnesami trwałymi i zewnętrznym wirnikiem. Projekt maszyny zrealizowano w sposób iteracyjny w dwóch następujących po sobie i wielokrotnie powtarzanych etapach. W pierwszym etapie zastosowano model obwodowy i metodę optymalizacji, w drugim etapie model polowy MES 2D. Ze względu na specyficzne wymagania i warunki pracy maszyny przy jej budowie zastosowano nowatorskie rozwiązania techniczne i technologiczne. Przedstawiano przykładowe wyniki badań - charakterystyki momentu obrotowego w zależności od kąta położenia wirnika w stanie zahamowanym. Zamieszone w pracy przykładowe wyniki badań zbudowanego prototypu maszyny elektrycznej potwierdziły poprawność opracowanej metody projektowania oraz skuteczność zastosowanych rozwiązań technicznych i technologicznych.

EN

In the paper design method, construction, of electrical machine for direct drive in the electric car is concisely presented. Drive for urban car which due to the special constructional solutions could be fully used both by able and disable persons was considered. By that reason it was important to place drives into not used inter wheel ring space. It was accepted that vehicle is to be driven by two machines placed in the 15 inch back wheels ring. Each machine of 5 kW power for rotating velocity 330 rpm provides three times torque overload and 70 % rotational speed increase. The multi-pole synchronous machine with surface permanent magnets and external rotor is applied. Due to expected considerable overloads internal stator frame is cooled with the aid of liquid medium. Machine is fully integrated with wheel hub. Machine design was realized in the iterative way in two subsequent, severally repeated stages. In the first stage the circuit model and optimization method while in the second field model MES 2D were used. Due to special requirements and machine operation condition the novel technical and technological solutions were used. The chosen test results of machine prototype - torques in respect to rotor angle position in locked stat were performed. Presented in the paper chosen test results of machine prototype confirms the correctness of adopted method of design and efficiency of applied technical and technological solutions.

Słowa kluczowe

PL

napęd koła pojazdu; maszyna elektryczna; pojazd elektryczny

EN

vehicle wheel drive; electric machine; electric vehicle

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 10326--10335
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fot., rys., pełny tekst na CD 3

Twórcy

autor

Szczypior J.

• Politechnika Warszawska, Instytut Maszyn Elektrycznych, 00-661 Warszawa, ul. Pl. Politechniki 1 Gmach Główny p.246

autor

Jakubowski R.

• Politechnika Warszawska, Instytut Maszyn Elektrycznych, 00-661 Warszawa, ul. Pl. Politechniki 1 Gmach Główny p.246

Bibliografia

• 1. Anderson M., Harty D.: Unsprung Mass with In-wheel Motors -Myths and Realities. A VEC 10, pp. 1-6.
• 2. Honda Y., Nakamura T., Higaki T., Takeda Y.: Motor Design Considerations and Test Results of an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor for Electric Vehicles. IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, New Orleans, LA, Oclober 5-9, 1997, pp. 76-82.
• 3. Ifedi C.J., Mecrow B.C., Widmer J.D.: Atkinson G.J., Brockway S.T.M., Kostic-Perovic, D.: A high torque density, direct drive in-wheel motor for electric vehicles. 6th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD), Bristol, UK, 2012, 27-29 March 2012 .
• 4. Kahourzade S., Mahmoudi A., Rahim N. A., Wooi Ping H.: Sizing Equation and Finite Element Analysis Optimum Design of Axial-Flux Permanent- Magnet Motor for Electric Vehicle Direct Drive, 2012 IEEE International Power Engineering and Optimization Conference (BEGCG2M2), Melaka, Malaysia: 6-7 June 2012 pp. 1-6.
• 5. Kleimaier A., Hoffmann B.: Axial flux motor "DYNAX®" – A compact electric drive for automotive power trains. 978-1-4577-1370-5/11 ©2011 IEEE pp 1-4.
• 6. Kozłowski M., Tomczuk K., Szczypior J.: Methodology of determining basic technical parameters of electric-drive car. Przegląd Elektrotechniczny, Nr 10, 2011 str. 299-304.
• 7. Márquez-Fernández F., Reinap A., Alaküla M.: Design, optimization and construction of an electric motor for an Electric Rear Wheel Drive Unit application for a Hybrid Passenger Car. XIX International Conference on Electrical Machines - ICEM 2010, Rome, pp.1-6, 978-1-4244-4175.
• 8. Muntean A., Radulescu M.M., Miraoui A.: Torque Analysis and Control of a Double-Layer Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor for Electric Vehicle Propulsion Applications. ELECTROMOTION 2009 - EPE Chapter 'Electric Drives' Joint Symposium, 1-3 July 2009, Lille, France.
• 9. Rojas A., Niedcrkofler H., Willbcrgcr J.: Comfort and Safety Enhancement of Passenger Vehicles with In-wheel Motors. SAE International, 2010 01-1146.
• 10. Santiago J., Bernhoff H., Ekergård B., Eriksson S., Ferhatovic S, Waters R., Leijon M.: Electrical Motor Drivelines in Commercial All-Electric Vehicles: A Review. IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 61, NO. 2, FEBRUARY 2012 pp 475-484.
• 11. Seibold P., Guartner M, Schuller F., Parspour N.: Design of a Transverse Flux Permanent Magnet Excited Machine as a Near-Wheel Motor for the Use in Electric Vehicles, 978-1-4673-0142-8/12 ©2012 IEEE, pp. 2641-2646.
• 12. Szczypior J., Jakubowski R.: Konstrukcja maszyny do napędu samochodu elektrycznego o specjalnych wymaganiach. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Nr 66/2012, Tom 2, pp. 396-407.
• 13. Yee-Pien Yang and Down Su Chuang: Optimal Design and Control of a Wheel Motor for Electric Passenger Cars, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 43, NO. 1, JANUARY 2007 51, pp 51-61.
• 14. http://www.porsche.com
• 15. http://www.pointurier.org/travel/germany/stuttgart/Porsche%20Museum/#IMG_1436.JPG
• 16. http://origin.porsche.com/uk/node/624