王艷陽(yáng) 楊馥寧 商福興

（1.西華大學(xué)，汽車與交通學(xué)院，成都 610039；2.西華大學(xué)，汽車工程四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610039）

主題詞：開關(guān)磁阻電機(jī) 不平衡徑向力 輪轂驅(qū)動(dòng) 整車振動(dòng) 振動(dòng)控制

1 前言

輪轂驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)布置在輪轂內(nèi)，其結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)鏈短，方便應(yīng)用線控技術(shù)，在電動(dòng)汽車的發(fā)展中受到越來(lái)越多的關(guān)注[1-4]。輪轂電機(jī)作為輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)部件，其性能直接決定了車輛的動(dòng)力學(xué)性能，而開關(guān)磁阻電機(jī)啟動(dòng)扭矩大、調(diào)速范圍寬、能量轉(zhuǎn)換效率高，能較好地滿足輪轂電動(dòng)車的要求，因而在電動(dòng)車上的應(yīng)用受到重視[5-8]。然而，由于開關(guān)磁阻電機(jī)的振動(dòng)問(wèn)題使電動(dòng)車平順性與操縱穩(wěn)定性的矛盾激化，影響了車輛的舒適性和安全性，這也是其沒(méi)有被廣泛接受的主要原因之一[9-10]。造成開關(guān)磁阻電機(jī)振動(dòng)的一個(gè)主要因素是電機(jī)的不平衡徑向力[11-13]。由于不平衡徑向力不經(jīng)減振而直接作用在車輪上，不但會(huì)惡化電機(jī)的工作環(huán)境、降低其疲勞壽命，而且會(huì)增大輪胎動(dòng)載荷，降低其抓地附著能力，增加汽車的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。較差的平順性會(huì)降低駕駛員的疲勞極限，影響行駛安全，而過(guò)大的輪胎動(dòng)載荷會(huì)造成輪胎故障甚至爆胎，另外，汽車側(cè)翻也是一種嚴(yán)重的交通事故。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外開關(guān)磁阻電機(jī)振動(dòng)問(wèn)題的研究進(jìn)行綜述，重點(diǎn)分析開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)不平衡徑向力導(dǎo)致的整車振動(dòng)問(wèn)題，以期進(jìn)一步明確開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)噪聲和振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)理及其控制方法，為解決開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力導(dǎo)致的電動(dòng)汽車平順性與操縱穩(wěn)定性矛盾惡化的問(wèn)題提出合理的解決思路，并對(duì)有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題進(jìn)行討論，對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行展望。

2 電機(jī)振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生因素及機(jī)理

電機(jī)振動(dòng)與噪聲的主要來(lái)源包括3個(gè)方面：機(jī)械噪聲、空氣噪聲和電磁噪聲[14-16]。機(jī)械噪聲主要是指軸承噪聲、碳刷與集電環(huán)境摩擦產(chǎn)生的噪聲以及轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的噪聲。針對(duì)機(jī)械噪聲需要提高軸承加工精度，減小安裝誤差，進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)平衡校驗(yàn)，采用牢固的碳刷座結(jié)構(gòu)等方法予以控制?？諝庠肼曋饕怯捎陲L(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，使空氣流動(dòng)、撞擊、摩擦而產(chǎn)生的。對(duì)于空氣噪聲的抑制，需要通過(guò)風(fēng)葉和風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低空氣渦流，使風(fēng)路暢通，減小空氣的撞擊和摩擦，或者采用隔聲或吸聲材料。電磁噪聲是指作用在電機(jī)定、轉(zhuǎn)子空氣隙中的交變電磁力導(dǎo)致的電機(jī)定、轉(zhuǎn)子振動(dòng)及噪聲。電磁力包括徑向分量和切向分量?jī)蓚€(gè)部分。電磁力徑向分量在引起電機(jī)振動(dòng)及噪聲方面起主要作用，它使定子鐵心產(chǎn)生徑向振動(dòng)，徑向振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲為電機(jī)電磁噪聲的主要成分。而在電機(jī)氣隙存在偏心的情況下，電機(jī)不平衡徑向力將會(huì)進(jìn)一步加劇電機(jī)振動(dòng)。在工程應(yīng)用中，由于軸向載荷、加工誤差等原因，開關(guān)磁阻電機(jī)的氣隙偏心率可高達(dá)10%[17-18]。而在實(shí)際運(yùn)行工況中，受外界激勵(lì)、摩擦力等因素影響，電機(jī)的相對(duì)偏心率甚至可達(dá)30%～60%[19-20]。因此，本文重點(diǎn)研究開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力所導(dǎo)致的電機(jī)與輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的耦合振動(dòng)及其抑制方法。

美國(guó)學(xué)者Cameron D E及其研究團(tuán)隊(duì)于1992年系統(tǒng)研究了開關(guān)磁阻電機(jī)的振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生機(jī)理，明確指出由電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子間的徑向磁拉力導(dǎo)致的定子徑向形變是電機(jī)振動(dòng)和噪聲的主要來(lái)源。而且，當(dāng)定子徑向形變頻率與定子固有頻率接近一致時(shí)會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的振動(dòng)和噪聲[11]。同時(shí)，文獻(xiàn)[21]、文獻(xiàn)[22]的研究也表明，由氣隙偏心造成的開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力和扭矩波動(dòng)是導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)和噪聲的主要因素。

為了研究氣隙偏心導(dǎo)致的不平衡徑向力，美國(guó)學(xué)者Iqbal Husain等人采用解析的方法推導(dǎo)出一種開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力的計(jì)算公式[23]。文獻(xiàn)[9]、文獻(xiàn)[24]則預(yù)測(cè)了開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)的噪聲輻射。韓國(guó)學(xué)者Ha K H、Hong JP等人采用有限元分析方法從轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的角度分析了開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子振動(dòng)軌跡，并對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了估計(jì)[25]。研究結(jié)果表明，在電機(jī)氣隙靜態(tài)偏心為10μm、不平衡力矩為10 g·mm的工況下，開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力作用下電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度最高可達(dá)60μm，軸向振動(dòng)最高可達(dá)40μm。

上述工作以研究電機(jī)本身的振動(dòng)機(jī)理為主，對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)作為輪轂電機(jī)的振動(dòng)特性研究較少。在車輛實(shí)際運(yùn)行工況中，路面激勵(lì)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，從而導(dǎo)致氣隙偏心。而氣隙偏心會(huì)產(chǎn)生電機(jī)不平衡徑向力，不平衡徑向力又加劇了定子和轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，從而使氣隙偏心惡化。因此，路面激勵(lì)、氣隙偏心和電機(jī)不平衡徑向力相互耦合。這種復(fù)雜的機(jī)電磁耦合作用會(huì)產(chǎn)生較大的電機(jī)不平衡徑向力。不平衡徑向力不經(jīng)減振直接作用在車輪上，會(huì)導(dǎo)致車輪和車身的振動(dòng)，車輪和車身的振動(dòng)又直接影響輪轂電機(jī)的振動(dòng)，三者相互耦合。把開關(guān)磁阻電機(jī)從車輛行駛工況中孤立出來(lái)，單獨(dú)研究其振動(dòng)機(jī)理，無(wú)法準(zhǔn)確反映電機(jī)的實(shí)際振動(dòng)特性，更無(wú)法進(jìn)一步探求電機(jī)、車輪和車身系統(tǒng)間的機(jī)電耦合振動(dòng)機(jī)理。

3 車輪與電機(jī)耦合振動(dòng)的關(guān)系及其頻率特性

汽車在行駛時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力直接作用在輪轂上，影響整車的舒適性和安全性。文獻(xiàn)[26]、文獻(xiàn)[27]分析了開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力對(duì)車輛舒適性的影響，明確了路面激勵(lì)、電機(jī)氣隙偏心、不平衡徑向力與車輪振動(dòng)的耦合關(guān)系，如圖1所示。

圖1 路面、車輪與電機(jī)的耦合振動(dòng)關(guān)系[26]

文獻(xiàn)[26]建立了包含車輪、懸架和轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)的輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車整車動(dòng)力學(xué)模型，初步探索了開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力對(duì)車輛舒適性和穩(wěn)定性的影響。其模型原理如圖2所示?？紤]到電機(jī)不平衡徑向力Fv作用于電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間，根據(jù)車輪各部件與轉(zhuǎn)子和定子的機(jī)械連接關(guān)系，將其簡(jiǎn)化為兩部分質(zhì)量：旋轉(zhuǎn)組件質(zhì)量mu（轉(zhuǎn)子、輪胎、輪轂和制動(dòng)盤等）和非旋轉(zhuǎn)組件質(zhì)量mus（定子、電機(jī)殼體、支撐軸和制動(dòng)鉗等），中間由輪轂軸承相連接，建立車輪質(zhì)量-彈簧模型。電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙偏心則為旋轉(zhuǎn)組件和非旋轉(zhuǎn)組件之間的相對(duì)位移，由此產(chǎn)生的電機(jī)不平衡徑向力作用在車輪旋轉(zhuǎn)組件和非旋轉(zhuǎn)組件之間，其車輛頻率響應(yīng)如圖3所示。由圖3可見，在開關(guān)磁阻電機(jī)垂向激勵(lì)下，整車的簧載質(zhì)量、側(cè)傾角和俯仰角的響應(yīng)峰值約在1.2 Hz處，而輪胎跳動(dòng)的響應(yīng)峰值約在6.5Hz處。因此，電機(jī)垂向激勵(lì)可以導(dǎo)致車身側(cè)傾運(yùn)動(dòng)和輪胎跳動(dòng)的共振，整車的穩(wěn)定性和安全性降低。由開關(guān)磁阻電機(jī)垂向激勵(lì)引起的共振問(wèn)題有必要深入研究。

圖2 輪轂電機(jī)及其質(zhì)量彈簧模型[26]

圖3 車輛在電機(jī)垂向激勵(lì)下的幅值響應(yīng)[26]

4 車輪與電機(jī)耦合振動(dòng)對(duì)整車性能的影響

在上述研究的基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[26]在假定開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)偏心率為10%的情況下，研究了不平衡徑向力對(duì)車輛安全性的影響。車速為60 km/h時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力超過(guò)3 kN，如圖4所示。圖5所示為車輛側(cè)翻因子（Rollover Critical Factor，RCF）在考慮和不考慮電機(jī)不平衡徑向力兩種工況下，對(duì)魚鉤轉(zhuǎn)向的時(shí)域響應(yīng)。由圖5可見，在不平衡徑向力激勵(lì)下，車輛的側(cè)翻因子增大17.80%。該結(jié)果表明，開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡力降低了車輛的側(cè)向穩(wěn)定性和防側(cè)翻特性。

圖4 開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力[26]

圖5 車輛側(cè)翻因子對(duì)魚鉤轉(zhuǎn)向的時(shí)域響應(yīng)[26]

文獻(xiàn)[27]在隨機(jī)路面工況下，研究了開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力對(duì)車輛舒適性、行駛安全性和電機(jī)安全性的影響，如表1所示。研究表明，在考慮電機(jī)不平衡徑向力的情況下（Case2、Case4）電機(jī)氣隙、車身垂向加速度和輪胎動(dòng)載荷都有一定程度的提高。該結(jié)果表明電機(jī)不平衡徑向力會(huì)降低車輛的舒適性、行車安全性和電機(jī)的安全性。

表1 車輛振動(dòng)分析工況表[27]

5 不平衡徑向力導(dǎo)致的電機(jī)振動(dòng)和噪聲的控制

5.1 傳統(tǒng)控制方法

傳統(tǒng)的電機(jī)振動(dòng)和噪聲控制研究主要包括電機(jī)本體結(jié)構(gòu)的測(cè)試、優(yōu)化及電機(jī)控制器的優(yōu)化兩個(gè)方面。

在電機(jī)本體結(jié)構(gòu)的測(cè)試、優(yōu)化方面，主要借助于理論計(jì)算和試驗(yàn)分析，研究電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其振動(dòng)特性的影響，明確電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，降低電機(jī)本體的振動(dòng)和噪聲。美國(guó)學(xué)者Garrigan及其研究團(tuán)隊(duì)，深入分析了開關(guān)磁阻電機(jī)徑向力的靜態(tài)特性，給出了電機(jī)徑向力的預(yù)測(cè)模型[28]。研究結(jié)果表明，并聯(lián)繞組下電機(jī)徑向力遠(yuǎn)低于串聯(lián)繞組下的徑向力，因此，可以通過(guò)改變繞組方式控制電機(jī)振動(dòng)和噪聲。韓國(guó)學(xué)者Yang H Y等人通過(guò)改變轉(zhuǎn)子的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)降低扭矩波動(dòng)[29]。文獻(xiàn)[30]～文獻(xiàn)[32]也針對(duì)電機(jī)的振動(dòng)在電機(jī)本體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化上開展了相關(guān)研究。東北大學(xué)張義民教授的科研團(tuán)隊(duì)在不考慮路面激勵(lì)的情況下分析了開關(guān)磁阻電機(jī)徑向力對(duì)電動(dòng)車舒適性和安全性的影響[33-34]。清華大學(xué)馬噢、李建秋教授的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)評(píng)定開關(guān)磁阻電機(jī)振動(dòng)特性的兩種激勵(lì)方法進(jìn)行了比較研究。同時(shí)，香港理工大學(xué)的Xue X D和Cheng KW E等學(xué)者、哈爾濱工業(yè)大學(xué)趙桂范教授和江蘇大學(xué)的江暉、趙德安教授的研究團(tuán)隊(duì)也在這方面開展了大量的研究工作，取得了豐碩的成果[35-38]。

在電機(jī)控制器的優(yōu)化方面，可運(yùn)用合適的控制算法，優(yōu)化電機(jī)控制電流、導(dǎo)通角度等控制參數(shù)，以抑制開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力及其電機(jī)振動(dòng)。美國(guó)學(xué)者Iqbal Husain等人早在1996年就提出通過(guò)脈沖寬度調(diào)制（PulseWidth Modulation，PWM）方法實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)的最小扭矩波動(dòng)控制[39]。日本Aisin Seiki公司的Hiroyuki Inagaki等人采用2自由度的H∞控制算法設(shè)計(jì)開關(guān)磁阻電機(jī)控制器，用于抑制電機(jī)扭矩波動(dòng)和不平衡徑向力引起的電動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)[40]，控制框圖如圖6所示。

圖6 開關(guān)磁阻電機(jī)2自由度H∞控制框圖[40]

華中科技大學(xué)詹瓊?cè)A教授及其科研團(tuán)隊(duì)較早研究了電動(dòng)車用開關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，取得了一系列的研究成果，如文獻(xiàn)[41]研究了開關(guān)磁阻電機(jī)的定子振動(dòng)模態(tài)，指出加固繞組和采用周向散熱筋結(jié)構(gòu)有利于降低電機(jī)噪聲，文獻(xiàn)[42]則對(duì)低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、低噪聲的開關(guān)磁阻電機(jī)控制器進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[43]～文獻(xiàn)[45]也針對(duì)電機(jī)的振動(dòng)對(duì)控制器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。圖7所示為詹瓊?cè)A團(tuán)隊(duì)研制的開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車。

上述工作主要通過(guò)改進(jìn)電機(jī)的本體結(jié)構(gòu)和優(yōu)化電機(jī)控制器來(lái)抑制電機(jī)的振動(dòng)，而把開關(guān)磁阻電機(jī)作為輪轂電機(jī)納入整車系統(tǒng)，從整車系統(tǒng)的角度考慮電機(jī)振動(dòng)的影響及其控制的研究較少。開關(guān)磁阻電機(jī)作為電動(dòng)車的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)部件直接安裝在車輪上，電機(jī)和車輪一體轉(zhuǎn)動(dòng)，不僅受到路面激勵(lì)和不平衡載荷等因素的影響，而且怠速運(yùn)行以及啟停工況頻繁，運(yùn)行工況復(fù)雜。電機(jī)的振動(dòng)一方面會(huì)直接引起車輪的振動(dòng)，增大輪胎動(dòng)載荷，降低附著能力，增加汽車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，另一方面會(huì)直接通過(guò)懸架系統(tǒng)傳遞給車身，影響行駛平順性。而割裂電機(jī)與車身和車輪的耦合振動(dòng)關(guān)系，單獨(dú)研究電機(jī)的振動(dòng)影響及控制方法，無(wú)法從整車系統(tǒng)層面提高輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性。

圖7 開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車[41]

5.2 針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特殊減振系統(tǒng)

由于輪轂電機(jī)的引入，整車的非簧載質(zhì)量會(huì)顯著增加，進(jìn)而使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著增加。輪胎載荷增大，一方面會(huì)降低整車的行駛安全性，另一方面會(huì)影響整車的加速性能。針對(duì)非簧載質(zhì)量增加這一問(wèn)題，文獻(xiàn)[46]～文獻(xiàn)[49]分析了懸架結(jié)構(gòu)的非線性特性對(duì)輪邊驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車的影響。研究結(jié)果表明，輪轂電機(jī)的引入會(huì)增加整車非簧載質(zhì)量（約15 kg），不僅影響車輪行駛安全性，而且會(huì)降低整車平順性。為了降低整車非簧載質(zhì)量，文獻(xiàn)[48]提出了一種動(dòng)態(tài)吸振形式的輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)在轉(zhuǎn)向節(jié)上加裝動(dòng)力吸振器，將電機(jī)質(zhì)量轉(zhuǎn)換為吸振器質(zhì)量，不僅可以直接降低非簧載質(zhì)量，還可以利用分離出來(lái)的電機(jī)質(zhì)量進(jìn)行吸振。文獻(xiàn)[50]將定子做成中空，通過(guò)減振裝置分別與輪軸和車身相連，使輪轂電機(jī)的定子質(zhì)量由非簧載質(zhì)量轉(zhuǎn)移至簧載質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，降低輪胎動(dòng)載荷的同時(shí)提高了車輛的平順性。文獻(xiàn)[51]通過(guò)引入萬(wàn)向節(jié)，也達(dá)到降低非簧載質(zhì)量的目的。上述工作的基本思路是將輪轂電機(jī)的一部份質(zhì)量抽離出來(lái)作為減振器的質(zhì)量，從而降低整車非簧載質(zhì)量。

5.3 借助新型懸架的控制方法

隨著輪轂電機(jī)和新型懸架技術(shù)的發(fā)展，輪邊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)集成了越來(lái)越多的功能。法國(guó)米其林公司率先提出了“主動(dòng)輪”技術(shù)。該技術(shù)將轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和懸架功能集成到輪轂電機(jī)中（見圖8），用車輪內(nèi)置懸架代替?zhèn)鹘y(tǒng)車上的機(jī)械懸架，為有效解決輪轂電機(jī)振動(dòng)導(dǎo)致的汽車舒適性、安全性問(wèn)題提供了新思路。

圖8 米其林主動(dòng)輪系統(tǒng)

文獻(xiàn)[52]提出了一種由雙電機(jī)構(gòu)成的特殊輪邊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖9所示。當(dāng)兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力方向不同時(shí)，雙電機(jī)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生垂直分量，直接用于驅(qū)動(dòng)懸架降低或者升高，從而實(shí)現(xiàn)懸架的主動(dòng)控制；當(dāng)兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力方向相同時(shí)，其輸出直接用于車輛驅(qū)動(dòng)。

圖9 克萊姆森大學(xué)的主動(dòng)輪原理方案[52]

Mingchun Liu及其研究團(tuán)隊(duì)采用主動(dòng)懸架結(jié)合電機(jī)可調(diào)阻尼器的方法，通過(guò)模糊PID和最優(yōu)控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)和整車的振動(dòng)主動(dòng)控制[53]。圖10所示為其輪轂電機(jī)可調(diào)阻尼器及懸架結(jié)構(gòu)，圖11所示為其相應(yīng)的控制策略框圖。

圖10 輪轂電機(jī)可調(diào)阻尼器及懸架結(jié)構(gòu)[53]

圖11 整車綜合控制策略[53]

此外，Massimo C及其研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)輪轂電機(jī)的跳動(dòng)問(wèn)題，進(jìn)行了懸架匹配設(shè)計(jì)和電機(jī)應(yīng)力強(qiáng)度方面的研究[54]。文獻(xiàn)[55]、文獻(xiàn)[56]從電機(jī)、車輪和車身的機(jī)電耦合方面分析了開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)不平衡徑向力對(duì)車輛舒適性和安全性的影響，并借助電磁主動(dòng)懸架抑制電機(jī)不平衡徑向力，提高車輛的舒適性和安全性。

綜上所述，新型懸架技術(shù)是一種從電機(jī)、車輪和車身耦合振動(dòng)的全新角度系統(tǒng)考慮電機(jī)振動(dòng)對(duì)車輛平順性和操縱穩(wěn)定性的影響及控制的新方法，為解決由電機(jī)不平衡徑向力導(dǎo)致的整車平順性和操縱穩(wěn)定性惡化的問(wèn)題提供了新思路。在車輛實(shí)際運(yùn)行工況中，由于電機(jī)和輪胎的非線性特性及路面激勵(lì)的隨機(jī)特性，電機(jī)、車輪和車身系統(tǒng)表現(xiàn)出復(fù)雜的耦合關(guān)系，使得這類機(jī)電振動(dòng)問(wèn)題的研究相對(duì)困難，因此研究者較少。

6 存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

開關(guān)磁阻電機(jī)在輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車上有著廣闊的應(yīng)用前景，盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生機(jī)理及其控制的研究取得了很大的進(jìn)展，但目前尚存在幾個(gè)方面的問(wèn)題有待進(jìn)一步解決：

a.開關(guān)磁阻電機(jī)不平衡徑向力的計(jì)算研究。開關(guān)磁阻電機(jī)具有機(jī)電磁多場(chǎng)強(qiáng)耦合特性，其不平衡徑向力受電機(jī)氣隙偏心、定轉(zhuǎn)子重合角、磁場(chǎng)飽和特性以及扭矩波動(dòng)等多種非線性因素的影響。而開關(guān)磁阻電機(jī)作為輪轂電機(jī)時(shí)，路面激勵(lì)及頻繁的怠速、啟動(dòng)工況又加劇了上述因素的影響。

b.不平衡徑向力對(duì)電動(dòng)汽車平順性和操縱穩(wěn)定性的影響特性分析。如何明確不平衡徑向力與路面激勵(lì)、氣隙偏心等關(guān)鍵參數(shù)的耦合度和相互影響關(guān)系，探求電機(jī)、車輪和車身耦合振動(dòng)機(jī)理，是開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。

c.借助新型懸架技術(shù)抑制電機(jī)不平衡徑向力、控制電機(jī)振動(dòng)的研究。通過(guò)本體結(jié)構(gòu)和控制器的優(yōu)化進(jìn)行電機(jī)振動(dòng)控制，是目前電機(jī)控制領(lǐng)域普遍采用的方式。而從電機(jī)、車輪和車身這一機(jī)電耦合系統(tǒng)出發(fā)，以提高輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車各工況下的綜合性能為目標(biāo)，研究新型懸架的車身姿態(tài)控制，抑制電機(jī)不平衡徑向力，修正氣隙偏心，在保證車身平穩(wěn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輪胎的良好接地性，提高輪轂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性，是開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)振動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)。