永磁同步电机电磁设计及优化研究

发布时间：2025-01-08 22:48

　　永磁同步电机具有高功率密度,振动小,噪声低,损耗小,效率高的优点。但在电机进行电磁设计时,受电机各种参数变量的影响,导致电机原始的电磁方案并非电机的最优设计方案,还存在很大的电机性能优化空间。首先通过永磁同步电机基本原理和基本结构的估算公式,预先设计出电机的基本结构尺寸,通过建立电机等效磁路模型,计算电机性能参数。利用有限元仿真软件设计了永磁同步电机的电磁场仿真二维模型,完成有限元法数值计算,通过分析仿真的电机磁力线分布情况、电机磁密分布情况,气隙磁密波形情况,感应电动势波形情况等,评估电机设计是否达到设计要求和设计合理性。然后分别采用田口法和田口法迭代优化设计两种设计方法,以定子槽口宽度,定子槽顶宽度,气隙,永磁体极弧系数,永磁体厚度为优化参数,以降低齿槽转矩,降低转矩脉动,提高额定电流下的转矩,提高额定工况下的效率为优化目标,对原始电机设计方案进行优化设计。通过仿真软件仿真验证两种优化算法优化前后对电机性能优化的效果,仿真结果说明,田口法优化与电机原始方案的相比,转矩脉动和齿槽转矩数值均有大幅减小,效率和转矩性能略有提高。田口法迭代优化设计与原始方案相比,转矩脉动和齿槽转矩数值减小更...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 永磁同步电机概述
        1.2.1 高速永磁同步电机的研究现状
        1.2.2 永磁同步电机优化的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 电机电磁方案设计
    2.1 永磁同步电机基本性能要求
    2.2 电机定子基本结构设计
        2.2.1 电机极数
        2.2.2 电机定子槽数
        2.2.3 电机定子结构尺寸
    2.3 电机绕组的设计
    2.4 电机转子基本结构设计
    2.5 电磁等效磁路模型
    2.6 电磁方案有限元仿真
        2.6.1 有限元法简介
        2.6.2 电机有限元模型仿真
    2.7 本章小结
第三章 基于田口法的电机优化设计
    3.1 田口法的概念
    3.2 田口法优化设计
        3.2.1 选取优化参数及水平
        3.2.2 正交实验
        3.2.3 分离实验结果
        3.2.4 最优参数组合及实验验证
    3.3 田口法迭代优化设计
        3.3.1 优化参数水平设置
        3.3.2 正交实验
        3.3.3 分离实验结果
        3.3.4 确定最优参数组合
        3.3.5 田口法迭代过程
        3.3.6 优化结果对比
    3.4 本章小结
第四章 基于遗传算法的电机优化设计
    4.1 遗传算法概述
        4.1.1 遗传算法的简介
        4.1.2 遗传算法的基本原理
        4.1.3 遗传算法的操作
    4.2 基于遗传算法的电机优化
        4.2.1 遗传算法目标函数
        4.2.2 遗传算法优化及结果
    4.3 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：4024737