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第1章 绪论1

1.1汽车缓速器概述1

1.1.1汽车缓速器的发展背景1

1.1.2汽车缓速器的发展意义4

1.2汽车缓速器的研究现状4

1.2.1汽车缓速器的分类4

1.2.2永磁缓速器的发展现状9

1.2.3涡流制动理论的研究进展11

1.2.4多物理场耦合理论的研究进展12

第2章 缓速器设计理论基础13

2.1缓速器设计的基础理论体系13

2.1.1基础理论体系的组成13

2.1.2缓速器中的物理场14

2.2电磁场理论17

2.2.1 Maxwell方程组17

2.2.2磁位及其偏微分方程18

2.2.3边界条件和边值问题——定解条件19

2.2.4磁场能量与电磁力21

2.3温度场理论24

2.3.1稳态导热基本定律24

2.3.2导热微分方程24

2.3.3温度场单值性条件25

2.3.4 3D稳态温度场边值问题26

2.4流场理论26

2.4.1流体流动问题的数值方法26

2.4.2流体流动问题数值计算的主要过程28

2.5磁路分析方法基础30

2.5.1磁路计算基础30

2.5.2永磁磁路的计算方法34

2.6小结35

第3章 液冷式永磁缓速器的结构与工作原理36

3.1传统永磁缓速器36

3.1.1永磁缓速器的结构与工作原理36

3.1.2永磁缓速器的控制与安装39

3.1.3永磁缓速器的特点40

3.1.4永磁缓速器的使用效果41

3.2液冷式永磁缓速器的结构42

3.3液冷式永磁缓速器的工作原理、安装方式及使用效果45

3.3.1液冷式永磁缓速器的工作原理45

3.3.2液冷式永磁缓速器的安装方式47

3.3.3液冷式永磁缓速器的使用效果51

3.4液冷式永磁缓速器的整车匹配51

3.4.1电气特性匹配52

3.4.2散热性能匹配53

3.4.3制动性能匹配56

3.5小结59

第4章 永磁缓速器数学模型60

4.1永磁缓速器的动力学模型60

4.1.1缓速器制动时的汽车动力学方程60

4.1.2缓速器对汽车制动效能的影响61

4.1.3缓速器对汽车制动力分配的影响64

4.2永磁缓速器电磁场的数学模型65

4.2.1模型假设66

4.2.2磁路计算66

4.2.3涡流磁动势68

4.2.4合成气隙磁场的计算70

4.2.5制动力矩的计算72

4.3永磁缓速器温度场的数学模型72

4.3.1模型假设72

4.3.2热传导的边界条件73

4.3.3传热系数的计算74

4.3.4传热系数的修正75

4.4永磁体高温失磁的数学模型76

4.4.1永磁体工作点的分析76

4.4.2数学模型77

4.4.3永磁体失磁数值的计算78

4.4.4失磁模型试验78

4.5小结80

第5章 永磁缓速器多物理场耦合分析81

5.1多物理场耦合分析方法81

5.1.1多物理场耦合的形式与机理81

5.1.2多场耦合系统设计理论82

5.1.3永磁缓速器多物理场的关系83

5.2永磁缓速器的电-磁-热场耦合数值分析84

5.2.1仿真工具的使用84

5.2.2 JMAG-Designer简介85

5.2.3 JMAG-Designer分析过程86

5.2.4电磁场计算90

5.2.5涡流损耗和温度场计算92

5.2.6电磁场和温度场耦合计算94

5.3永磁缓速器的热-流场耦合数值分析96

5.3.1 ANSYS-CFX简介96

5.3.2使用ANSYS-CFX建模96

5.3.3 ANSYS-CFX仿真结果100

5.3.4热-流场耦合计算102

5.4电-磁-热-流场耦合分析103

5.5小结105

第6章 永磁缓速器设计方法107

6.1静态设计方法107

6.1.1试验模型107

6.1.2静态吸力的计算107

6.1.3吸力与制动力矩的关系108

6.1.4验证模型109

6.2定子材料属性对制动性能的影响111

6.2.1计算模型111

6.2.2电导率的影响111

6.2.3磁导率的影响112

6.2.4定子材料的影响112

6.2.5定子表面镀覆层的影响113

6.3永磁缓速器关键参数的计算115

6.3.1缓速器最大制动功率的确定115

6.3.2气隙长度的选取115

6.3.3永久磁铁的设计116

6.3.4定子厚度117

6.3.5磁性材料的选取117

6.3.6磁屏蔽转子的材料及厚度118

6.4永磁缓速器设计实例120

6.4.1基本数据及技术要求120

6.4.2主要尺寸的确定121

6.4.3气隙磁场122

6.4.4试验分析122

6.5永磁缓速器优化设计方法123

6.5.1各种优化方法123

6.5.2试验设计法123

6.5.3 Rosenbrock方法125

6.5.4永磁缓速器的优化设计125

6.6永磁缓速器CAD平台开发128

6.6.1永磁缓速器CAD平台体系的结构128

6.6.2永磁缓速器CAD开发组件的集成128

6.6.3永磁缓速器CAD开发平台的实现131

6.7小结132

第7章 液冷式自励缓速器134

7.1自励缓速器简介134

7.2传统自励缓速器的结构与原理135

7.2.1经典风冷式自励缓速器135

7.2.2组合式自励缓速器136

7.2.3双转子盘式自励缓速器137

7.2.4带液冷系统的自励缓速器138

7.3液冷式自励缓速器的结构与工作原理138

7.4液冷式自励缓速器发电机设计141

7.4.1发电机的主要结构尺寸141

7.4.2发电机的瞬态场仿真143

7.4.3发电机的空载特性和负载特性147

7.5液冷式自励缓速器的制动特性148

7.5.1磁路计算148

7.5.2制动力矩的有限元分析150

7.5.3试验验证152

7.5.4参数化分析153

7.6小结155

第8章 能量回收型缓速器156

8.1能量回收型缓速器的发展背景及分类156

8.1.1能量回收型缓速器的发展背景156

8.1.2能量回收型缓速器的分类157

8.2液压储能式能量回收型缓速器159

8.2.1液压储能式能量回收型缓速器的研究现状160

8.2.2液压储能式能量回收型缓速器的分类161

8.3飞轮储能式能量回收型缓速器164

8.3.1飞轮储能式能量回收型缓速器的相关研究背景164

8.3.2飞轮储能式能量回收型缓速器的研究最新进展166

8.3.3飞轮储能式能量回收型缓速器的优缺点169

8.4电储能式能量回收型缓速器170

8.4.1 ISG方案170

8.4.2 ISG电机的布置171

8.4.3 ISG电机类型的选取173

8.4.4 ISG的控制系统174

8.4.5电储能式能量回收型缓速器的应用案例175

8.5小结177

第9章 缓速器控制技术178

9.1汽车电子控制技术概述178

9.2缓速器控制技术180

9.2.1缓速器控制系统的组成181

9.2.2档位分级机构182

9.2.3传感器182

9.2.4缓速器驱动组件183

9.2.5电源管理系统183

9.2.6自诊断系统184

9.2.7总线控制技术185

9.2.8处理器186

9.3缓速器的电路测试标准192

9.4永磁缓速器控制系统设计举例194

9.4.1控制系统的功能194

9.4.2控制系统外部引脚的定义197

9.5小结199

第10章 汽车缓速器试验200

10.1缓速器试验方法200

10.2缓速器制动性能要求201

10.3缓速器试验系统202

10.3.1台架试验系统的构成202

10.3.2底盘测功机试验系统的构成205

10.3.3车载道路试验系统的构成206

10.4永磁缓速器试验结果及分析208

10.4.1台架试验内容及数据分析208

10.4.2底盘测功机试验结果及分析209

10.4.3车载道路试验结果及分析212

10.5永磁缓速器性能评价指标212

10.6自励缓速器试验内容及数据分析214

10.6.1发电机性能试验214

10.6.2缓速器制动性能试验215

10.6.3缓速器制动力矩热衰退试验217

10.6.4缓速器恒功率制动试验217

10.7小结217

参考文献219