混合励磁爪极发电机性能分析与结构优化

摘要

由于汽车内用电设备不断的增加，而留给发电机的空间却是有限的，所以人们开始寻求体积不变的前提下如何提高发电机的输出功率。因此，混合励磁爪极发电机便成为了人们研究的热点。本文基于Ansoft Maxwell3D电磁仿真软件对混合励磁爪极发电机的结构和性能进行分析与研究。本论文的主要研究工作如下:
　　1、由于电励磁爪极发电机的低速输出能力不高，采用混合励磁结构既能提高电机低速输出能力，同时能减小漏磁，提高发电机效率。基于Ansoft Maxwell3D电磁仿真软件分别对5种不同结构的混合励磁爪极发电机进行有限元建模仿真，综合比较这5种混合励磁结构电机的输出能力，谐波大小，电压输出波形，得出了切向混合励磁结构输出能力最大，谐波较小，是最优的混合励磁结构。
　　2、对混合励磁爪极发电机的漏磁、气隙磁场、电感、铁耗等进行有限元仿真分析与计算。探求电机漏磁分布情况、气隙磁密主要谐波成份、磁路饱和对电感的影响、定转子铁耗大小等。
　　3、对气隙长度、极弧系数、定子高度、定子绕组绕线方式及励磁绕组线径进行有限元仿真分析与计算，研究这些参数对混合励磁爪极发电机输出性能的影响，为设计混合励磁爪极发电机时对这些参数的选取提供了一定的参考价值。
　　4、基于支持向量机（Support Vector Machine，简称SVM）非参数建模的思想，建立混合励磁爪极发电机的非参数模型，然后分别采用粒子群优化算法(PSO)、混沌优化算法(Chaos)和混沌粒子群优化算法(CPSO)对混合励磁爪极发电机结构参数进行寻优，从而得出最优的混合励磁爪极发电机的结构参数。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的来源及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究的主要内容与方法

第2章 混合励磁爪极发电机的有限元模型建立

2．1 爪极发电机的基本电磁关系

2．1．1 爪极发电机的结构及特点

2．1．2 爪极发电机的基本方程

2．2 混合励磁爪机发电机的模型建立

2．2．1 电机的等效磁路模型

2．2．2 电机的有限元模型建立

2．2．3 电机的空载磁场分析

2．2．4 电机的负载磁场分析

2．3 本章小结

第3章 混合励磁爪极发电机的有限元分析

3．1 爪极发电机的漏磁分析

3．1．1 电机的空载磁场分析

3．1．2 电机的漏磁计算

3．2 混合励磁爪极发电机的气隙磁场研究

3．2．1 电机的电枢反应

3．2．2 电机的谐波分析

3．3 混合励磁爪极发电机的电感分析

3．4 混合励磁爪极发电机的铁耗分析

3．5 本章小结

第4章 电机结构参数对爪极发电机的性能影响

4．1 电机的主要参数之间的关系式

4．2 气隙大小

4．3 极弧系数

4．3．1 电励磁爪极发电机的极弧系数

4．3．2 混合励磁爪极发电机的极弧系数

4．4 定子高度

4．5 定子绕组线径与并绕根数

4．6 励磁绕组线径与匝数

4．7 本章小结

第5章 混合励磁爪极发电机的结构优化

5．1 爪极发电机的最优化问题

5．2 电机的正交试验设计

5．3 基于支持向量机的非参数建模

5．3．1 非参数建模的必要性

5．3．2 LibSVM软件的使用及SVM模型建立

5．4 基于SVM和PSO的电机结构优化

5．5 基于SVM和Chaos的电机结构优化

5．6 基于SVM和CPSO的电机结构优化

5．7 各种优化方法的优化结果比较

5．8 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文