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)重和能源危機的日益加劇，混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicles，簡稱HEVs）由于受電池的制約小且具有豐富的運行模式和較高的運行效率，受到了各國政府的高度重視，全球汽車制造商紛紛投入大量人力物力研究和開發(fā)了多種車型HEVs。因繼承了雙凸極永磁電機高功率密度、高效率、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單和易于散熱等特點，又能通過非接觸式的電磁耦合來根據(jù)需要對內(nèi)燃機和電動機的能量進行分配，雙轉(zhuǎn)子式永磁雙凸極(Doub

2、le-Rotor Permanent-Magnet Doubly Salient，簡稱DR-PMDS)電機在混合動力電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用迅速引起相關(guān)專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。然而，由于DR-PMDS電機通常存在磁場局部飽和現(xiàn)象，以及導(dǎo)磁材料的非線性特性和磁場變化關(guān)系復(fù)雜等問題，使得傳統(tǒng)磁路法對該電機的分析會產(chǎn)生較大的計算誤差。另一方面，由于DR-PMDS電機具有集成度高、空間結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、設(shè)計參數(shù)繁多等特點，使用有限元(Finite Elem

3、ent Analysis，簡稱FEA)法對其進行分析時，雖然計算精度較高，但存在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備繁瑣和仿真時間較長等不足。為此，本文提出將等效變磁導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)(Equivalent Variable Permeance Networks，簡稱EVPN)法應(yīng)用于DR-PMDS電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)優(yōu)化和性能分析。該方法不僅繼承了傳統(tǒng)磁路的簡單性和快速性，還借鑒“場”的思想提高了計算的精確度，具有潛在研究價值和探索空間。論文的主要工作如下：
　　1、

4、首先針對HEVs驅(qū)動系統(tǒng)的需求和雙凸極永磁電機的特點，分析了DR-PMDS電機應(yīng)用于HEVs的優(yōu)勢，并提出采用EVPN法進行該電機的設(shè)計、優(yōu)化和分析的方案。
　　2、通過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電機的特點，對電樞繞組、定轉(zhuǎn)子、永磁體和氣隙進行等效磁導(dǎo)計算，并建立了該電機的EVPN模型和相應(yīng)的節(jié)點磁勢方

5、程。
　　3、基于VC++6.0的軟件平臺對DR-PMDS電機的EVPN模型進行編程求解。根據(jù)建立的整體編程框架設(shè)計程序流程圖，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。然后通過該方法求得該電機的磁鏈、反電動勢、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)計方法，并采