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电动汽车用开关磁阻电机电磁结构优化设计
| 论文题名： | 电动汽车用开关磁阻电机电磁结构优化设计 |
| 关键词： | 电动汽车;开关磁阻电机;复杂时变工况;显著性分析;结构优化 |
| 摘要： | 随着世界能源危机与环境问题的加剧，新能源汽车领域关键技术的发展与研究倍受关注。集电机、传动系统以及制动系统于一体的轮毂驱动形式的电动汽车可以简化车辆结构、提高传动效率、改善底盘控制设计的方便性，而具有优异驱动特性的开关磁阻电机(SRM)因其结构简单、可靠性高、功率密度大、效率高、启动转矩大和启动电流小的特点，特别适用于轮毂驱动形式，其相关关键技术的研究成了该领域的研究重点。因此，为了提高电机的综合性能，本文针对复杂时变工况下轮毂驱动电动汽车用SRM电磁结构优化设计进行了研究。 首先，基于SRM工作原理、数学模型以及电磁场有限元分析结果，在MATLAB/Simulink环境下建立SRM控制系统仿真模型；确定本文研究的汽车行驶循环工况并建立了轮毂驱动电动汽车动力学模型；结合电动汽车复杂时变的载荷特性，确立轮毂驱动方式下SRM的实际工作电流区域特征约束条件。 其次，考虑电动汽车的牵引性能、乘坐舒适性和行驶里程的要求，定义了实际工作电流区域特征约束条件下的平均转矩、转矩脉动、转矩密度、效率和电磁径向力五个指标来评价SRM的性能；选择了电机的九个电磁结构参数作为设计变量并确定了约束条件；为了改善复杂时变工况下SRM的性能，提出一种新的多指标同步优化函数，并使用统计分析的方法对有限元计算获得的样本数据进行分析，以此确立权衡各单指标的权重系数；分析了九个电磁结构参数对五个指标及综合指标响应的显著性和主效应影响，确定影响综合指标的显著性结构参数以及非显著性结构参数的取值。 最后，针对本文复杂时变工况下SRM，在经过电磁结构参数对指标响应的进一步分析后，采用BP神经网络算法训练样本数据以达到预测综合指标的目的，并结合粒子群优化算法(PSO)对四相8/6SRM进行优化并输出结果；对比优化前、后SRM的静态、动态、转矩功率、效率map四项特性，验证了本文提出的优化策略对电动汽车用SRM电磁结构参数优化的有效性。 |
| 作者： | 魏炜艳 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 朱曰莹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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