【摘要】：內(nèi)置式永磁同步電機由于具有高效率、高功率密度、高轉(zhuǎn)矩密度和寬調(diào)速范圍等優(yōu)點,在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的應用中具有獨特的優(yōu)勢。又因為它的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對電機性能有較大的影響,并且具有極大的設計靈活性,因此研究轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)對電機性能的影響對促進內(nèi)置式永磁同步電機的開發(fā)與應用有著重要的意義。本文主要研究不同轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)對內(nèi)置式永磁同步電機性能的影響,具體工作如下:首先,分析了內(nèi)置式永磁同步電機的運行原理,引入永磁同步電機在d、q軸坐標系下的數(shù)學模型,研究了矢量控制理論,詳細分析了d、q軸電感等參數(shù)對電機轉(zhuǎn)矩特性和功率特性的影響,得到了凸極率和弱磁率對電機性能的影響規(guī)律,得出在優(yōu)化轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)時應使電機的凸極率盡可能大,而弱磁率盡量趨近于1。其次,根據(jù)電機設計理論,結(jié)合電動汽車的實際應用場合及相關(guān)規(guī)格要求,對一臺30kW電動汽車用V型內(nèi)置式永磁同步電機進行了初步設計,然后利用Maxwell軟件建立2D瞬態(tài)場有限元仿真模型,并通過掃描法和遺傳算法對其轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)進行多目標優(yōu)化得到兩種優(yōu)化方案,通過對優(yōu)化方案的對比分析,選擇并利用遺傳算法對U型、雙V型、U一型和雙一型內(nèi)置式永磁同步電機的轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)進行多目標優(yōu)化,得到五種不同轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果。分別對優(yōu)化后五種不同轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)內(nèi)置式永磁同步電機模型進行了有限元仿真計算,對比分析它們的空載特性、轉(zhuǎn)矩特性、調(diào)速性能、效率分布以及退磁特性等性能,總結(jié)得到各自的特點和適用場合。最后,選取了五種結(jié)構(gòu)中綜合性能最優(yōu)的V型內(nèi)置式永磁同步電機,根據(jù)其優(yōu)化結(jié)果制造了實驗樣機并搭建了實驗平臺,進行空載和負載實驗,對比了實驗與有限元計算的結(jié)果,驗證了有限元優(yōu)化仿真的有效性和準確性。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM341
【圖文】：

圖１－１表面式永磁同步電機轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)逡逑

圖１－２內(nèi)置式永磁同步電機轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)逡逑

圖１－３永磁同步電機控制系統(tǒng)原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＰＭＳＭ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2785536