本文關(guān)鍵詞：基于等效變磁導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)法的雙轉(zhuǎn)子式永磁雙凸極電機(jī)分析與研究

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【摘要】：隨著環(huán)境污染的持續(xù)嚴(yán)重和能源危機(jī)的日益加劇,混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(Hybrid Electric Vehicles,簡(jiǎn)稱(chēng)HEVs)由于受電池的制約小且具有豐富的運(yùn)行模式和較高的運(yùn)行效率,受到了各國(guó)政府的高度重視,全球汽車(chē)制造商紛紛投入大量人力物力研究和開(kāi)發(fā)了多種車(chē)型HEVs。因繼承了雙凸極永磁電機(jī)高功率密度、高效率、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和易于散熱等特點(diǎn),又能通過(guò)非接觸式的電磁耦合來(lái)根據(jù)需要對(duì)內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的能量進(jìn)行分配,雙轉(zhuǎn)子式永磁雙凸極(Double-Rotor Permanent-Magnet Doubly Salient,簡(jiǎn)稱(chēng)DR-PMDS)電機(jī)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用迅速引起相關(guān)專(zhuān)家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。然而,由于DR-PMDS電機(jī)通常存在磁場(chǎng)局部飽和現(xiàn)象,以及導(dǎo)磁材料的非線性特性和磁場(chǎng)變化關(guān)系復(fù)雜等問(wèn)題,使得傳統(tǒng)磁路法對(duì)該電機(jī)的分析會(huì)產(chǎn)生較大的計(jì)算誤差。另一方面,由于DR-PMDS電機(jī)具有集成度高、空間結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、設(shè)計(jì)參數(shù)繁多等特點(diǎn),使用有限元(Finite Element Analysis,簡(jiǎn)稱(chēng)FEA)法對(duì)其進(jìn)行分析時(shí),雖然計(jì)算精度較高,但存在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備繁瑣和仿真時(shí)間較長(zhǎng)等不足。為此,本文提出將等效變磁導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)(Equivalent Variable Permeance Networks,簡(jiǎn)稱(chēng)EVPN)法應(yīng)用于DR-PMDS電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化和性能分析。該方法不僅繼承了傳統(tǒng)磁路的簡(jiǎn)單性和快速性,還借鑒“場(chǎng)”的思想提高了計(jì)算的精確度,具有潛在研究?jī)r(jià)值和探索空間。論文的主要工作如下:1、首先針對(duì)HEVs驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求和雙凸極永磁電機(jī)的特點(diǎn),分析了DR-PMDS電機(jī)應(yīng)用于HEVs的優(yōu)勢(shì),并提出采用EVPN法進(jìn)行該電機(jī)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和分析的方案。2、通過(guò)借鑒電路的分析方法,獲得了EVPN法所需的磁路定律:包括Ampere環(huán)路定律、磁路Ohm定律和磁路Kirchhoff定律等。根據(jù)磁路定律,結(jié)合DR-PMDS電機(jī)的特點(diǎn),對(duì)電樞繞組、定轉(zhuǎn)子、永磁體和氣隙進(jìn)行等效磁導(dǎo)計(jì)算,并建立了該電機(jī)的EVPN模型和相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)磁勢(shì)方程。3、基于VC++6.0的軟件平臺(tái)對(duì)DR-PMDS電機(jī)的EVPN模型進(jìn)行編程求解。根據(jù)建立的整體編程框架設(shè)計(jì)程序流程圖,采用Gauss-Seidel迭代法求解矩陣方程,并基于Lagrange插值法擬合非線性迭代中材料的B-H曲線。然后通過(guò)該方法求得該電機(jī)的磁鏈、反電動(dòng)勢(shì)、氣隙磁密和轉(zhuǎn)矩等電磁性能參數(shù)。最后采用有限元法驗(yàn)證了EVPN法的有效性和精準(zhǔn)性。4、提出一種EVPN法和有限元法相結(jié)合的聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,并采用該方法確定了電機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù),獲得了最優(yōu)的電機(jī)尺寸參數(shù)。最后,委托廠家加工了原理樣機(jī),搭建了該電機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的合理性和可行性,同時(shí)也實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了EVPN法在分析電機(jī)電磁性能上的有效性和準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U469.7;TM359.9

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