开关磁阻电机转矩脉动结构优化设计,本论文为免费优秀的关于开关磁阻电机论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
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摘 要：以轮毂电机为动力的四轮独立驱动电动车是电动车未来的发展方向之一.开关磁阻（switched reluctance）电机因为输出扭矩大,性能可靠等特点而成为较理想的驱动电机.针对SR电机输出转矩脉动大,影响电动汽车运行的舒适性和操纵稳定性的问题,深入分析了SR电机转矩脉动产生的原因,提出了相应的优化设计方案,并采用粒子群算法对设计参數进行了优化.研究结果表明：经改进设计以后,在激励电流为10 A时,SR电机的转矩脉动减少了21.42%；在激励电流为20 A时,转矩脉动减少24.32%,对改善四轮独立驱动电动汽车的舒适性和操纵稳定性具有重要意义.
关键词：四轮驱动； 轮毂电机； 开关磁阻电机；转矩脉动； 粒子群算法
中图分类号：TM 352
文献标志码：A
文章编号：1007-449X（2018）06-0011-11
Abstract：Inwheel motor as the driving force of the fourwheel independent drive electric vehicle is one of the automotive industry trends. Switched reluctance （SR） motor becomes an ideal inwheel motor candidate because of the high output torque and reliable performance. However, huge output torque ripple hinders its further application. In this paper, reasons caused torque ripple in SR motor were analyzed, and corresponding improved scheme of SR motor was proposed. Moreover, design parameters of motor were optimized by particle swarm optimization algorithm. The results show that after improved design, when excitation current is 10 A, torque ripple of motor is reduced by 21.42%. And when excitation current is 20 A, a decrease of 24.32% is observed.
Keywords：fourwheel drive； inwheel motor； switched reluctance； torque ripple； particle swarm optimization
0 引 言
以轮毂电机为动力的四轮独立驱动电动车,取消了传统的机械传动系统,以集成车轮上的电机为动力源,减轻了底盘质量,方便布置,并可以依靠精确的电子控制来实现性能更佳的牵引力控制（ASR）,防抱死控制（ABS）及车辆的电子稳定性控制（ESP）,改善车辆的行驶性能,是电动车未来的发展方向之一[1].
由于受到供电电流谐波分量、电机的双凸极特性、定转子偏心、电机定转子磁路饱和和电机控制系统测量误差等因素的影响,四轮驱动电动汽车输出转矩存在一定幅度的波动[2].且波动的转矩直接作用在轮胎上,影响整车纵向行驶性能,造成垂向的振动问题.如果轮毂电机的转矩波动过大,还可能导致车辆悬架前后方向的共振.开关磁阻电机具有良好的控制驱动特性,较高的电机能量密度和系统效率,较高的功率体积和功率重量比[3],成为理想的轮毂驱动电机.但相比于其他类型的驱动电机,开关磁阻电机输出的转矩波动问题更为突出.研究表明[4-7],驱动电机的1、2 和6 阶转矩波动是车身结构振动和车内噪声的主要激励源,且激励峰值频率分布在30～280Hz的中低频范围内,降低该频率范围轮毂电机的转矩波动对提高车辆运行的平稳性具有重要意义.
目前,降低开关磁阻电机转矩脉动的方法主要有两种.一是在电机运行阶段,通过控制方法优化电机的转矩输出曲线[8-9].二是在电机设计阶段,通过改进定子和转子磁极结构,来获得理想的输出转矩曲线.在这其中,Li[10], Emmanuel[11]采用有限元方法（FEA）,分析了SR电机设计参数如定、转子轭高,极弧,气隙等对转矩脉动的影响.Mohammad[12], Zhang[13]分别采用搜寻优化方法（SOA）,遗传算法（GA）以及克里格法（OK）,以开关磁阻电机的设计参数为优化变量,输出转矩为边界条件,输出转矩的脉动为优化目标,对SR电机进行了优化设计.Lee[14]研究了SR电机磁力线分布,研究了边缘磁通对转矩脉动的影响.Dadpour_A[15]研究了不同转子极形状对于SR电机转矩脉动的影响,并进行了仿真验证.Hur_J[16]沿着磁路方向,分别在SR电机定、转子磁极和轭部设计真空槽,通过减小电机的径向磁通密度,改善了SR电机转矩脉动.Tsuyoshi[17] ,Yong_KwonChoi[18],Yusuf_Ozoglu[19]等通过改变电机第一、第二气隙,使电机电感随转子位置角曲线发生变化,来改善SR电机的转矩脉动问题.相比于第一种方法,第二种方法着眼于改进电机的原始输出特性,能从根本上改善转矩脉动的问题.但是目前国内外文献仅针对原始设计参数寻优,并没有对电机的磁路进行重新设计.
本文深入分析开关磁阻电机转矩脉动产生的原因.从SR电机电磁设计和原始输出特性角度出发,提出使电机矩角特性接近于理想曲线的改进电机磁路和换相切换点结构设计方案.建立SR电机的静态、瞬态二维有限元模型.结合优化模型和粒子群算法,对主要设计参数进行优化,达到降低转矩脉动的目的.
结论：关于本文可作为开关磁阻电机方面的大学硕士与本科毕业论文磁阻开关电机论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
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