并联混合励磁电机电磁拓扑优化设计与性能仿真分析.docxVIP

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2025-10-04 发布于广东
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并联混合励磁电机电磁拓扑优化设计与性能仿真分析

内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2混合励磁电机研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.3并联励磁方式特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.4电磁拓扑优化技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.5本文研究内容与结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

并联混合励磁电机基本原理及结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1混合励磁方式分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.2并联励磁系统组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.3电机结构设计特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

2.4主要结构与材料选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

并联混合励磁电机电磁场建模与仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

3.1电机模型建立方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

3.2磁场分析方程推导．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.3边界条件与求解策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

3.4仿真软件选择与验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

基于电磁拓扑优化的电机设计方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

4.1优化目标与设计变量的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

4.2优化算法选择与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

4.3优化约束条件设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.4电磁拓扑优化流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

电机电磁拓扑优化结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

5.1优化前后电机结构对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

5.2优化前后电磁场分布对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

5.3优化前后性能参数对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

并联混合励磁电机性能仿真分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

6.1负载特性仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

6.2功率特性仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62

6.3效率特性仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

6.4动态特性仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69

7.1研究结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71

7.2研究不足与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73

1.内容概括

本章围绕并联混合励磁电机的电磁拓扑优化设计及其性能仿真分析展开深入研究。首先针对并联混合励磁电机系统固有的结构复杂性与设计参数众多等特点，引入先进的电磁拓扑优化方法。该方法旨在通过高效化的数学模型求解与设计约束条件的综合考量，自动探寻并确定电机的最优电磁结构参数组合，以实现诸如功率密度、转矩特性、效率、对励磁方式变化的适应能力等关键性能指标在特定设计目标下的最优化。优化过程中，重点考察了电机定、转子绕组排布、磁路结构（如铁心材质、叠片方式、齿槽设计）、永磁体选用与布局以及辅助励磁绕组的位置与匝数等关键要素的拓扑空间，通过变量定义、目标