[發明專利]車輛懸架饋能發電用圓筒形永磁直線電機正向設計方法

有效

• 申請號: 201810010343.4
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108173395B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 張海龍;劉劍;沈舒雨;王恩榮;陳易揚;江悅
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H02K15/00
• 分類號: H02K15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.車輛懸架饋能發電用圓筒形永磁直線電機正向設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)建立含圓筒形永磁直線電機結構參數的饋能懸架系統動力學模型和電輸出模型，包括電機電磁力—輸出電壓—位移模型、被動/半主動懸架動力學模型；

所述的電機電磁力—輸出電壓—位移模型、被動/半主動懸架動力學模型方程組如下：

其中，表示饋能懸架動力學模型二階微分方程組，x_i表示路面激勵，x_u表示非簧載質量相對位移，x_s表示簧載質量相對位移，F_d表示阻尼器阻尼力，F_m表示電機電磁力；G表示圓筒形永磁直線電機繞組微分方程，i_s表示繞組電流，Ψ_s表示空載磁鏈，L_s表示繞組電感矩陣，R_s表示繞組內阻，R_L表示電機負載；

建立的圓筒形永磁直線電機解析模型為圓筒形永磁直線電機電磁力—輸出電壓—位移解析模型，通過求解柱坐標系下圓筒形永磁直線電機磁矢方程，求得含電機結構參數的繞組空載磁鏈、繞組電感矩陣、軸向電磁力，其中電磁力與輸出電壓定義如下：

其中A＝(0 A_θ 0)表示柱坐標下磁矢，A_θ表示磁矢在柱坐標系下的θ方向分量，J表示繞組電流密度，Ψ_s表示空載磁鏈；

(2)建立饋能懸架系統動力學模型和電輸出模型，所述的饋能懸架系統動力學模型通過“四分之一”饋能懸架系統動力學方程組建立；

所述的“四分之一”饋能懸架系統動力學方程組如下：

其中k_s表示彈簧剛度系數，k_t、c_t分別表示輪胎的剛度系數、阻尼系數；

求解饋能懸架系統動力學方程組時，將簧載/非簧載質量位移解代入懸架固有特性約束不等式中求解電輸出方程最大輸出功率點，所述的懸架固有特性約束不等式如下：

圓筒形永磁直線電機的電輸出方程為：

其中Ψ_t表示定子繞組在激勵電流密度J_t下的繞組磁鏈，i_t表示J_t對應的繞組電流；所述的電輸出方程最大輸出功率點為：

P_m＝P_m(A_θ,R_s,L_s)

其中P_m表示繞組最大輸出功率點，F_s表示懸架性能特性評價函數，x_u表示非簧載質量相對位移，x_s表示簧載質量相對位移，B₁、B₂表示懸架固有特性約束邊界；

(3)求解電機結構參數約束條件，并推導電機性能評價函數；

所述的約束條件表達式如下：

其中F_s表示懸架性能特性評價函數，B₁、B₂表示懸架性能約束邊界；P_m表示繞組最大輸出功率點；

(4)電機結構參數設計優化

在圓筒形永磁直線電機結構參數約束條件下的設計優化，以繞組最大功率輸出點表達式為目標函數，懸架性能評價方程為控制方程，結構參數約束條件轉化為最優值問題，所述的最優值問題表達式如下：

min{-P_m}

條件約束:B₁≤F_s≤B₂

進而應用最優化方法求得電機結構參數。