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.pdf

1、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(Doub

2、le-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 Elem

3、ent 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、

4、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

5、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