基于等效變磁導網(wǎng)絡法的雙轉(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)子結構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域的應用迅速引起相關專家和學者的廣泛關注。然而，由于DR-PMDS電機通常存在磁場局部飽和現(xiàn)象，以及導磁材料的非線性特性和磁場變化關系復雜等問題，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、空間結構相對復雜、設計參數(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網(wǎng)絡(Equivalent Variable Permeance Networks，簡稱EVPN)法應用于DR-PMDS電機的結構設計、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電機應用于HEVs的優(yōu)勢，并提出采用EVPN法進行該電機的設計、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計算，并建立了該電機的EVPN模型和相應的節(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法的有效性和精準性。
　　4、提出一種EVPN法和有限元法相結合的聯(lián)合優(yōu)化設計方法，并采