不同转子拓扑结构内置式永磁同步电机性能优化的研究

发布时间：2020-08-08 12:03

【摘要】：内置式永磁同步电机由于具有高效率、高功率密度、高转矩密度和宽调速范围等优点,在电动汽车驱动系统的应用中具有独特的优势。又因为它的转子结构对电机性能有较大的影响,并且具有极大的设计灵活性,因此研究转子拓扑结构对电机性能的影响对促进内置式永磁同步电机的开发与应用有着重要的意义。本文主要研究不同转子拓扑结构对内置式永磁同步电机性能的影响,具体工作如下:首先,分析了内置式永磁同步电机的运行原理,引入永磁同步电机在d、q轴坐标系下的数学模型,研究了矢量控制理论,详细分析了d、q轴电感等参数对电机转矩特性和功率特性的影响,得到了凸极率和弱磁率对电机性能的影响规律,得出在优化转子拓扑结构时应使电机的凸极率尽可能大,而弱磁率尽量趋近于1。其次,根据电机设计理论,结合电动汽车的实际应用场合及相关规格要求,对一台30kW电动汽车用V型内置式永磁同步电机进行了初步设计,然后利用Maxwell软件建立2D瞬态场有限元仿真模型,并通过扫描法和遗传算法对其转子拓扑结构进行多目标优化得到两种优化方案,通过对优化方案的对比分析,选择并利用遗传算法对U型、双V型、U一型和双一型内置式永磁同步电机的转子拓扑结构进行多目标优化,得到五种不同转子拓扑结构的优化结果。分别对优化后五种不同转子拓扑结构内置式永磁同步电机模型进行了有限元仿真计算,对比分析它们的空载特性、转矩特性、调速性能、效率分布以及退磁特性等性能,总结得到各自的特点和适用场合。最后,选取了五种结构中综合性能最优的V型内置式永磁同步电机,根据其优化结果制造了实验样机并搭建了实验平台,进行空载和负载实验,对比了实验与有限元计算的结果,验证了有限元优化仿真的有效性和准确性。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341
【图文】：

图１－１表面式永磁同步电机转子拓扑结构逡逑

图１－２内置式永磁同步电机转子拓扑结构逡逑

图１－３永磁同步电机控制系统原理图逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＰＭＳＭ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李立毅;唐勇斌;刘家曦;潘东华;;多种群遗传算法在无铁心永磁直线同步电机优化设计中的应用[J];中国电机工程学报;2013年15期

2 陈齐平;舒红宇;任凯;陈里敏;陈博;谢安源;;基于改进遗传算法的微型电动车轮毂电机优化设计[J];中南大学学报(自然科学版);2012年08期

3 武志勇;郭宏;吕振华;钱浩;;基于遗传算法的双余度无刷直流电机优化设计[J];北京航空航天大学学报;2011年12期

4 金宁治;王旭东;李文娟;;电动汽车PMSM MTPA控制系统滑模速度控制[J];电机与控制学报;2011年08期

5 孟大伟;吕海鹏;徐磊;;自适应蚁群算法在YKK系列中型高压电机优化设计中的应用[J];大电机技术;2010年03期

6 李永东;朱昊;;永磁同步电机无速度传感器控制综述[J];电气传动;2009年09期

7 侯利民;张化光;刘秀

本文编号：2785536