重型鱼雷推进电机极限比功率优化设计研究

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1、分类号：TJ630.32密级：公开UDC：621编号：S2015-705-10中国舰船研究院硕士学位论文重型鱼雷推进电机极限比功率优化设计研究作者：吴凇指导老师：陈钢研究员李辉研究员学科专业：武器系统与运用工程西安精密机械研究所二O一五年三月分类号:TJ630.32密级:公开UDC:621编号:S2015-705-10硕士学位论文重型鱼雷推进电机极限比功率优化设计研究TheResearchofOptimizationDesignaboutLimitedPowerDensityofElectricMachinesUsedtopropelHeavy-weightTorpedo指导教师姓名：陈钢职称

2、：研究员李辉职称：研究员学位申请人姓名：吴凇申请学位级别：工学硕士专业名称：武器系统与运用工程研究方向：动力技术论文提交时间：2015年3月培养单位：西安精密机械研究所学位授予单位：中国舰船研究院学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文所有研究工作，均在导师指导下由作者本人独立完成。引用的有关观点、方法、数据和文献已在论文中注明，并与参考文献对应。除论文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经公开发表的研究成果。对本文研究作出任何贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式注明并表示感谢。学位论文作者签名：日期：2015年3月25日学位论文版权使用授权声明中国舰船研究院和西安精密机械

3、研究所有权保存本人呈交的学位论文复印件及电子版，有权向国家有关部门或机构送交论文复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国舰船研究院和西安精密机械研究所可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描手段保存或汇编本论文。本学位论文属于：（请在以下方框内打“√”）公开内部秘密，在年解密后适用本授权书。学位论文作者签名：导师签名：日期：2015年3月25日日期：2015年3月25日重型鱼雷推进电机极限比功率优化设计研究摘要比功率对于重点关注输出功率的重型鱼雷用驱动电机而言具有重要意义,它表征了单位体积或单位重量内电机的驱动能力。鱼雷内的一切装置，都希望做到

4、重量轻、体积小、工作可靠、性能良好、使用方便等。当电机体积与重量受到严格限制无法大幅增加时，更高的比功率可以给电机带来更高的输出功率。目前重型鱼雷推进电机大多采用永磁无刷双转直流电机，由于安装空间受限，对比功率提出了更高的要求。因此，研究高比功率永磁无刷电机的优化设计方法具有较高的理论和实际意义。本文首先介绍了传统电机的设计方法流程，针对电机电磁设计过程中结构尺寸多、约束条件复杂的特点，在对问题进行简化并在考虑问题特点的前提下，创新性地选用了一种改进的量子遗传算法作为电机结构优化设计的方法。其次，以某磁系统在外的永磁无刷双转电机为原型，建立了以电机重量为优化目标，包含10个优化变量和12个约束

5、的数学模型，使用引进了动态旋转角控制策略、量子交叉操作、量子变异操作的改进量子遗传算法对模型进行搜索。再次，总结归纳出了使用量子遗传算法解决单优化目标电机结构优化问题的算法设置方案，可作为解决其它同类问题的参考。最后，将优化结果导入FLUX软件进行有限元仿真，验证其在电磁分布、功率、转速等方面与优化结果的符合性，进而证明本优化方法对于电机前设计阶段具有指导意义。关键词:量子遗传算法;电机设计;结构优化IV中国舰船研究院硕士学位论文AbstractThepowerdensity(specificpower)issignificantintermsoftorpedoelectricaldrivin

6、gmotorwhichfocusesonitscapabilityofoutputpower.Itcharacterizesthemotordrivingabilityofperunitvolumeorperunitweight.Alldevicesintorpedoareexpectedtobelighter,smaller,andtopossessreliablequality,goodperformanceandconvenientinuseandsoon.Higherpowerdensityofthemotorcanachievehigheroutputpowerwhenthemoto

7、rsizeandweightarestrictlylimitedandcan’tbesubstantiallyincreased.Inrecentyears,mostofpropulsionmotorsusedinheavy-weighttorpedoarecounter-rotatingpermanent-magnetBLDCM(BrushlessDCMotor),andduetolimited