一种电动汽车电磁离合器及其控制器的设计

摘要

电磁离合器应用电磁感应原理，使机械传动系统中两个旋转运动部件在不停止旋转的情况下可以结合或分离，用来控制机械的起动、反向、调速和制动等。与膜片弹簧离合器、液力离合器等相比，电磁离合器具有可自动控制、结构简单、体积小、响应速度快、控制能量小、便于远距离控制的优点，因此电磁离合器广泛地应用于各种加工机床和机械传动系统中。随着汽车的线控化(Control by Wire)，电磁离合器也越来越多地应用在汽车的传动系统中。特别是对于新能源汽车，由于车载电源功率更大，采用电磁离合器是更加合理的选择。本文设计一种应用于电动汽车的电磁离合器及其控制器，具体内容如下:
　　1.依据电动汽车使用要求，研究各类电磁离合器的工作特点和使用环境，确定采用摩擦片式电磁离合器的设计方案，具体为通电结合、单片干式、线圈静止的型式。
　　2.完成电磁离合器本体的电磁设计。通过计算摩擦片内外直径、励磁线圈、单位压力、转矩容量等相关参数，校验散热、电磁吸力和摩擦片尺寸等，得到设计方案。
　　3.对电磁离合器进行建模，利用ANSOFT电磁场计算软件进行电磁场分析计算，将计算得到的磁通密度、电磁力与解析计算的结果进行比较，验证方案的合理性与可行性，并确定计算误差。
　　4.设计以DSPIC30F4011为核心的控制器，硬件部分包括MCU电路、电源电路、驱动电路、CAN通信、信号采集电路。在MPLAB IDE开发环境下进行软件设计，包括主程序、正常工作中断程序、PWM中断程序和故障自动检测程序，并使用MPLAB ICD3仿真器对其进行调试。
　　5.搭建测试平台，对设计的电磁离合器和控制器进行性能测试。实验得到的电磁吸力与电磁计算和电磁场分析计算的结果基本一致，控制器软硬件配合能够实现对电磁离合器的控制。

目录

声明

致谢

摘要

1．1课题的研究背景和意义

1．2离合器国内外发展现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3控制器国内外研究现状

1．3．1国外研究现状

1．3．2国内研究现状

1．4本文主要研究内容

2．1．1工作原理

2．1．2优点和缺点

2．1．3电磁离合器分类

2．2摩擦片式电磁离合器

2．2．1分类及选择

2．2．2快速离合器

2．2．3总体设计

2．3结构设计

2．3．1摩擦片

2．3．2气隙

2．3．3磨损自动调整装置

2．3．4励磁线圈

2．4参数设计

2．4．1单位压力

2．4．2实际转矩容量

2．5电磁分析

2．5．1建立三维磁场模型

2．5．2网格剖分和后处理

2．6本章小结

3．1功能概述

3．2控制系统硬件组成

3．2．1总体设计

3．2．2 MCU电路

3．2．3电源电路

3．2．4驱动电路

3．3绘制PCB和抗干扰设计

3．3．1设计原则

3．3．2 EMC试验

3．4软件设计

3．4．1总体设计

3．4．2主程序

3．4．3正常工作中断程序

3．4．4 PWM中断程序

3．4．5故障自动检测程序

3．5本章小结

4．1电磁离合器测试

4．1．1试验设备及过程

4．1．2试验结果及计算分析

4．2控制器测试

4．2．1电源测试

4．2．2输出电流测试

4．3本章小结

5．1总结

5．2今后工作展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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