基于多轮进化算法的车用双层磁钢永磁同步电机参数优化设计

针对车用双层磁钢永磁同步电机转矩波动过大的问题,基于进化算法(evolutionary algorithm,EA)对一台应用于混合动力专用变速箱(dedicated hybrid transmission,DHT)的双层磁钢永磁同步电机的转子斜极角、定子槽高、定子槽宽和双层磁钢的宽度和厚度进行了参数优化设计,通过试验设计法(design of experiment,DOE)法对各项参数的灵敏度进行分析,得出参数对优化目标的影响权重和正负相关性,再结合多轮进化算法得出最优参数组合,结果表明优化后的永磁同步电机转矩波动下降了3.5%。此外,采用联合仿真的方式对优化后的永磁同步电机进行了最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制仿真,结果表明优化后的电机在高转矩提速阶段转矩波动明显减小,验证了该优化流程的有效性。该仿真流程能够提高优化过程的效率,减少实物测试的次数,降低混合动力专用变速箱的开发成本和开发周期。

内置式永磁同步电机双层磁钢结构优化设计

为有效改善永磁同步电机的转矩输出能力和弱磁扩速能力,将双层磁钢结构用于电动车辆用内置式永磁同步电机中,在不增加转子径向尺寸的前提下放置更多的永磁体,从而提高了永磁体工作点和电机凸极率。同时,以提高电机输出转矩性能和增强电机弱磁扩速能力为优化目标,以双层磁钢磁极结构参数为优化变量,基于Taguchi法实现了内置式永磁同步电机转子磁极结构的多目标优化设计,在有效抑制电机电磁转矩波动的同时扩大了电机转速运行范围。在此基础上,对空载运行、额定负载运行、最大转矩运行、最高转速运行等4种电动车辆用内置式永磁同步电机典型工况进行了有限元仿真分析。结果表明:通过优化磁极结构,电机最大转矩点和最高转速点的电磁转矩平均值分别达到164.18 N·m和34.81 N·m,均高于设计要求,最大转矩点和最高转速点性能得到了提升,验证了所提双层磁钢结构和优化设计方案的有效性。