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电动汽车用轴向磁通永磁电机研究
| 论文题名： | 电动汽车用轴向磁通永磁电机研究 |
| 关键词： | 电动汽车;轴向磁通永磁电机;拓扑结构;多目标优化;动力学性能 |
| 摘要： | 相较于传统的径向磁通永磁电机，轴向磁通永磁电机具有更高的功率密度和更紧凑的空间结构，受到了越来越多的关注，在电动汽车电驱动系统领域具有重要的研究和应用价值。文中将电动汽车驱动系统作为应用场合，对轴向磁通永磁电机的拓扑结构，电磁设计方法及其关键优化技术进行研究，提出了行之有效的方法，主要研究内容如下： 针对轴向磁通永磁电机存在的多种拓扑结构进行研究，介绍了各类不同拓扑结构的特点和基本磁路流向，并对定转子的结构、材料和所带来的性能特点进行了分析。最后，介绍了文中所采用的无轭式模块化定子轴向磁通永磁电机的特点，阐述了该种拓扑结构的优越性。 从电动汽车动力学性能角度出发，基于全局化匹配设计的思想，考虑电动汽车在多种工况下的运行要求，对电机进行性能参数匹配方法研究。基于设计经验和通用的轴向磁通电机设计方法初步确定了电机的电磁方案，进行了主要尺寸计算、定子设计、永磁体设计、极槽配合选择、绕组设计和材料选择，并利用有限元方法对所设计的无轭式模块化定子轴向磁通永磁电机进行了空载特性、转矩特性、损耗特性和过载能力分析。 作为电动汽车驱动电机，输出转矩质量是值得重视的问题。针对轴向磁通永磁电机存在的齿槽转矩过大问题，提出了一种基于H型磁极的齿槽转矩抑制方法。首先对齿槽转矩的影响因素进行了理论分析，研究了极弧系数的变化对于齿槽转矩幅值和相位影响，明确了所提出的H型磁极方法的优化机理，然后利用有限元分析以一台轴向磁通电机作为优化对象研究了应用该方法的齿槽转矩抑制效果。 针对传统电机多目标优化方法优化效率低下以及优化效果不佳的问题，提出了一种多目标优化方法。结合了灵敏度分析和反向传播神经网络算法以及多目标遗传算法，同时将之前所提出的H型磁极齿槽转矩抑制方法进行应用，选取了H型磁极的两个参数和其他一些电机的结构参数作为待优化参数，将电机的平均转矩和转矩脉动作为优化目标，对文中初始设计的无轭式模块化定子轴向磁通永磁电机进行了多目标优化，获取了优化后的电机结构参数并进行了有限元计算验证。 |
| 作者： | 熊阳超 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 杨凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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