隨著時代的發(fā)展和人們環(huán)保意識的日益提高,很多汽車企業(yè)都將用電動機(jī)取代內(nèi)燃機(jī),因此汽車的電氣化是一種潮流趨勢。各類電機(jī)電能的消耗在全世界能源消耗中占很大比重,為響應(yīng)并實(shí)施國家的節(jié)能減排與產(chǎn)業(yè)節(jié)能計(jì)劃,高密度永磁電機(jī)成為新型能源電動汽車的主要動力系統(tǒng),優(yōu)化電機(jī)的能效與產(chǎn)業(yè)升級成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。永磁電機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、控制精度高,轉(zhuǎn)矩密度大,轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性能優(yōu)良和電機(jī)工作時的噪聲比較小等優(yōu)點(diǎn),同時永磁電機(jī)因?yàn)槠溆来糯怕方Y(jié)構(gòu)使得其弱磁性能強(qiáng),增加了電機(jī)的調(diào)速范圍,因此對電動汽車選擇永磁電機(jī)作為原動力奠定一定基礎(chǔ)。永磁電機(jī)可以在不需要外部能量來維持其磁場,但很難從外部調(diào)節(jié)控制電壓和相關(guān)的功率因數(shù),因此永磁電機(jī)的調(diào)速就不能用改變勵磁的形式實(shí)現(xiàn),永磁電機(jī)因其稀土永磁價格昂貴還存在成本的問題,同時對工作環(huán)境的溫度要求比較嚴(yán)格,當(dāng)溫度過于一定溫度的時候,會有不可逆的危險和失效,同時因電機(jī)在工作時產(chǎn)生的震動以及溫度的難以控制還會導(dǎo)致斷裂,因此對表面材料的涂料要求也相當(dāng)高。主流新能源汽車要求優(yōu)化電機(jī)控制系統(tǒng)的效率,如提升電機(jī)的效率,相關(guān)部件的溫度估計(jì)以及設(shè)計(jì),同時還要求永磁電機(jī)具有較高的安全性,較高的EMC等級,高壓化,較高的功率密度以及集成化和定制化電機(jī)的相關(guān)器件,而電機(jī)各部件的性能之間不僅可以相互促進(jìn),還會相互沖突,相互約束,使得永磁電機(jī)很難實(shí)現(xiàn)手動優(yōu)化設(shè)計(jì)。粒子群算法(PSO)是一種高效的計(jì)算方法,粒子群算法有著簡單易實(shí)現(xiàn),不用調(diào)整很多參數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是一種尋優(yōu)電機(jī)的相關(guān)參數(shù),因?yàn)槠溥^程繁瑣復(fù)雜,傳統(tǒng)的算法很難滿足全局最優(yōu),為了讓永磁電機(jī)效率更高,成本更低,本論文通過粒子群算法優(yōu)化設(shè)計(jì)高密度永磁電機(jī),自我尋優(yōu)相關(guān)參數(shù),使得永磁電機(jī)在不超過額定電壓的情況下,轉(zhuǎn)矩得到一定增大,溫度也得到一定降低。本文主要對高密度永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化,并進(jìn)行以下方面研究:1.國內(nèi)外永磁電機(jī)優(yōu)化與設(shè)計(jì)科研現(xiàn)狀以及未來發(fā)展走向介紹;分析一種改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法(PSO),憑借這種粒子群算法優(yōu)化永磁電機(jī)關(guān)鍵參數(shù);2.對電動汽車車用永磁電機(jī)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究與分析,建立永磁電機(jī)數(shù)學(xué)模型,為車用永磁電機(jī)的優(yōu)化做準(zhǔn)備;3.以永磁電機(jī)的關(guān)鍵尺寸(電機(jī)的電樞(定子)內(nèi)徑、鐵芯的有效長度等)作為優(yōu)化變量,通過約束條件設(shè)置以及優(yōu)化變量的取值范圍進(jìn)行選擇有效的優(yōu)化變量,建立關(guān)于電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式以及關(guān)鍵部位溫升的計(jì)算公式作為目標(biāo)函數(shù),隨后對多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。通過改進(jìn)型粒子群優(yōu)化算法在電動汽車車用永磁電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì),得到一種滿足電機(jī)關(guān)鍵部位溫升條件下的最大轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。4.通過大量實(shí)驗(yàn)課題探究,根據(jù)樣機(jī)相關(guān)參數(shù),通過Anasoft Maxwell和Motor CAD仿真得到一系列參數(shù)的仿真圖,再用Anasoft Maxwell和Motor CAD將優(yōu)化后得到的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行仿真,對比樣機(jī)參數(shù)的仿真圖,從而說明電機(jī)參數(shù)得以優(yōu)化以及算法在電機(jī)優(yōu)化中應(yīng)用的實(shí)用性。
【學(xué)位單位】：安慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP18;TM351
【部分圖文】：

初始化每個粒；最好位置 pBest ，如果新位置gBest 與每個粒子適前位置；個粒子不斷更新自己速度設(shè)置一個確定的進(jìn)化代數(shù)用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)優(yōu)化問題不能直接應(yīng)用粒

磁場的波形系數(shù)和繞組系數(shù)，電機(jī)的電轉(zhuǎn)矩，電樞內(nèi)徑在永磁電機(jī)的性能起著關(guān)鍵的作用高密度永磁電機(jī)的定轉(zhuǎn)子主要尺寸與溫升的的電機(jī)溫升理論，建立熱模型，設(shè)永磁電機(jī)定子的外齒根部直徑分別表示為osD 和tsD ，那么定子的齒高 = =22ostsjstsishsDDhDDh的定子結(jié)構(gòu)如下圖所示：

樣機(jī)磁密分布圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2858054