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燃油汽车作为19世纪以来人类的重要交通工具,其消耗化石燃料及排放污染物的缺点逐渐成为人类生存发展的重要障碍。而以“无污染、节能环保、高能源效率”为特点的电动汽车(Electric vehicles,EVs)正在成为汽车领域新的发展方向。外转子式磁通切换永磁(Permanent Magnet Flux-Switching,PMFS)电机以其效率高、转矩密度大、转子结构简单等显著优点,在电动汽车等领域中具有较为广阔的应用前景。然而,由于外转子式PMFS电机的结构复杂、设计变量繁多,采用有限元(Finite Element Analysis,FEA)法分析电机的电磁性能时,尽管分析精确度高,但计算量大且十分耗时,不能够满足快速设计和分析的要求。此外,由于外转子式PMFS电机存在着局部磁场饱和现象、磁场关系变化复杂等问题,采用传统磁路法和解析法的分析存在较大的误差。因此,本文提出一种变磁网络(Varying-Network Magnetic Circuit,VNMC)法,实现了对外转子式PMFS电机电磁性能的分析与优化设计。该方法不仅传承了传统磁路法在分析电机电磁性能上的快速性和简单性的优点,还显著地提高了分析结果的精确度,有效的提高了该类电机的优化设计效率。本文的主要研究内容如下:1、VNMC法的基础理论与建模研究。通过和电路理论类比的方法,得到VNMC法的基本磁路定律,包括安培环路定律、磁路欧姆定律和磁路基尔霍夫定律等。根据上述磁路理论,结合外转子式PMFS电机的结构特点,对电机的定转子、绕组、气隙和永磁体给出了等效磁导模型并推导出了等效磁导的计算公式,建立了外转子式PMFS电机的VNMC模型和对应的节点磁导矩阵方程组。为了提高计算分析的精确度,接着对VNMC模型进行了修正。2、外转子式PMFS电机的建模和计算。通过VC++的软件对外转子式PMFS电机的原始和修正后的VNMC模型进行编程求解。建立VNMC法的流程图,使用逐次超松弛(Successive Over Relaxation,SOR)迭代法求解节点磁导矩阵方程。分别求出两种模型下的外转子式PMFS电机的磁链、反电势和电磁平均转矩等电磁参数,结果与FEA法求解的结果进行了对比验证,验证了VNMC法的有效性和准确性。3、提出一种基于VNMC联合敏感度分析法的电机多目标优化设计方法。根据电机的应用背景和使用场合确定电机的优化目标,建立了相应的优化模型。根据敏感度分析方法,对电机的设计变量进行了分层,并对不同层的设计变量进行有针对性的的优化。通过连续非线性规划法确定优化目标的综合最优解,得到电机的最优结构参数。优化结果与FEA分析方法进行了对比,结果表明了VNMC法对电机优化设计的合理性和准确性。4、外转子式PMFS电机的样机加工及实验平台搭建。根据VNMC方法优化设计得到的最优尺寸参数进行了样机加工,并搭建实验平台和电机基本电磁性能相关的实验。实验结果分别与VNMC和FEA方法得到的结果进行了对比,结果进一步验证了采用VNMC法对电机进行优化设计的准确性和有效性。