基于田口法的双余度永磁同步电机优化设计

双余度永磁同步电机有两个余度单元,具有容错率高、体积小、功率密度大等特点,在航空航天、国防、机器人等领域得到广泛应用。针对双余度电机的多目标优化设计问题,基于其典型工作模式,提出二次田口法迭代的多目标优化设计方法。首先,依据双余度度永磁同步电机的应用需求,确定优化目标参数;在初始设计参数基础上,筛选出对目标优化参数影响大的尺寸参数作为优化因子。其次,首次应用田口法筛选出双余度模式下的准最优参数;进而在单余度模式下再次应用田口法对准最优参数进行二次优化;综合两次优化结果确定最终优化参数。最后,通过有限元仿真分析对优化前后的目标参数变化进行验证分析,证明了所提出方法的有效性,也拓宽了对于该类电机的多目标优化设计思路。     

基于模糊推理田口法的IPMSM多目标优化设计

内置式永磁同步电机（IPMSM）已广泛应用在电动汽车、城市轨道交通等领域,高转矩密度、宽调速范围和低振动噪声等是IPMSM设计时需要兼顾的重要性能指标。提出基于模糊推理田口法的IPMSM多目标优化设计,以解决平均转矩、转矩脉动和弱磁扩速范围多个优化目标之间的制约和冲突问题。在田口正交实验设计的基础上,利用模糊推理将多个优化目标转化为单一目标,从而获得电机的最优设计参数组合。有限元仿真表明,所提出的优化设计方案与优化前和传统田口法比较,各性能指标均得到较大的提升,验证了模糊推理田口法的有效性和先进性。     

基于改进迭代田口法的双余度永磁同步电机优化设计

针对双余度永磁同步电机（DRPMSM）的多目标优化设计问题,该文采用Pearson相关系数分析法,在参数敏感度分析的基础上,提出一种改进迭代田口法的多目标优化设计方法。该方法利用单余度模式下的田口法优化设计结果作为双余度模式下优化因子水平取值的依据,对优化因子的水平取值进行了优化选择。既考虑了各工作模式下的优化设计,又解决了不同水平值之间无法寻优的问题。以800 W双余度永磁同步电机为例,利用有限元仿真,对比分析了优化前后的效率、转矩等关键性能参数,验证了所提优化方法的有效性。最后,制作了实验样机,实验测试结果与优化设计结果有较高的吻合度,证明该文所提出方法可有效解决多余度电机的多目标优化设计问题,拓宽了对于该类电机的优化设计思路。     

基于加权平均田口法的PMLM优化设计

针对常规田口法在多目标优化方面的不足,采用加权平均田口法,将多目标优化转化为单目标优化,应用于高加速度永磁直线电机(PMLM)。本文基于有限元模型,以平均加速度、推力波动为优化目标。首先,采用进化算法优化,获得平均加速度和推力波动的Pareto前沿。然后采用加权平均田口法进行二次寻优,所得结果对端齿宽度进一步优化以降低推力波动。结果表明,与原始电机相比,优化方案的推力波动减少了60.92%,而平均加速度从10.79 g降到10.00 g。优化方案再采用斜极设计,进一步降低了推力波动。     

基于田口法的内嵌式永磁电动机的优化设计

首先基于传统的电机本体设计方法,获得一台15 kW、102 V的内嵌式永磁电动机的基本设计参数,然后利用基于等效磁路法的RMXPRT软件对该内嵌式永磁电动机的一些重要设计参数进行优选,得到较为理想的参数范围。最后,引入一种新颖的优化方法——田口法,以内嵌式永磁电动机的气隙长度、永磁体厚度与宽度、磁桥长度和宽度作为优化变量,以效率和磁钢用量作为优化目标对电机进行优化设计。确定最优方案后将其导入到电磁场有限元分析软件Maxwell进行仿真,以对所设计电机进行合理性分析。优化后效果明显,对实际应用具有一定的指导意义。     

极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机多目标优化设计

以降低加工难度与优化气隙磁通密度为目标,设计了表贴式极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机,系统分析了极间隔断Halbach型磁钢参数对气隙磁通密度波形的影响.针对该类磁钢的参数,即磁钢极角和充磁夹角对基波幅值和正弦性畸变率都有影响的特点,提出了对磁钢参数进行多目标优化的方法,设计了以获得基波幅值极大值与正弦性畸变率极小值为多目标的混合全局优化算法,在此基础上,提出了最佳极间隔断Halbach型磁钢参数的选择方法.仿真与实验验证了优化结果选择方法的正确性,进一步验证了极间隔断Halbach型磁钢性能的优越性.     

基于改进粒子群优化算法的外转子永磁同步电机的多目标优化设计

为降低外转子永磁同步电机(ERPMSM) 作为皮带输送机驱动电机时的永磁体成本并提高电机性能,提出基于响应面法(RSM)和改进多目标粒子群优化(IMOPSO)算法的优化设计方法。在建立电机基本结构的基础上,将永磁体尺寸、气隙长度、槽口宽度等作为优化参数,将永磁体成本、输出转矩、转矩脉动等作为优化目标。通过参数灵敏度分析筛选出显著参数,基于RSM结合有限元仿真建立样本空间,并拟合出优化目标和优化参数的函数关系,通过IMOPSO寻优。最后对比优化前后的方案结果,所提多目标优化算法准确可靠且具有更好的收敛性和多样性,能够在降低永磁体成本的同时优化电机的性能。     

基于代理模型的内置式永磁同步电机多目标优化设计

内置式永磁同步电机（IPMSM）因其具有高功率密度、宽调速范围和高效率等优点,被广泛应用于新能源汽车中。本文以一台IPMSM模型为研究对象,针对多目标优化过程中多次有限元迭代导致的计算时间长和优化效率低的问题,提出一种基于人工神经网络（ANN）代理模型的多目标优化方法。以电机的平均转矩和转矩脉动为优化目标,将转子相关结构参数作为优化变量,使用ANN代理模型构建优化变量和优化目标的映射关系,并采用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对电机进行多目标优化设计。最后,通过有限元仿真分析证明了本文提出的基于ANN代理模型的多目标优化方法的正确性。     

平板型永磁直线同步电机推力特性的优化设计

为了抑制永磁直线同步电机的推力波动,提升平均推力,以12槽10极平板型永磁同步直线电机为研究对象,对电机的设计参数进行优化.首先,采用Taguchi法的敏感性分析,从12个设计参数中选出6个敏感参数,确定为优化变量.然后,通过Kriging模型辅助的多目标粒子群优化,获得推力波动和平均推力的Pareto前沿.结果显示,...     

基于灰狼算法的无轴承永磁同步电机多目标优化

为了降低无轴承永磁同步电机的悬浮脉动并提高电机的转矩,使其性能更加优越,提出了基于解析-灰狼算法对电机进行多目标优化设计。通过对比解析法和有限元法的计算结果,验证了解析法计算的准确性。将电机的气隙宽度、槽口宽度、极弧系数和永磁体厚度4个变量作为优化参数对电机进行多目标优化。对比优化前后的结果,电机的悬浮力脉动和转矩得到了明显的改善,验证了该算法的可行性。     

无轴承永磁同步电机参数优化设计

无轴承永磁同步电机径向悬浮力与永磁体厚度和气隙长度有关,研究径向悬浮力与这些参数之间的关系对电机优化设计具有重要意义。该文在介绍径向悬浮力产生机理的基础上,针对转矩绕组极对数PM=1,悬浮力绕组极对数PB=2的样机,从理论上分析了径向悬浮力与永磁体厚度和气隙长度之间的关系,并采用有限元方法(FEM)对此关系进行了验证。研究结果对于电机的优化设计具有参考价值。     

基于NEDC路谱的对称与非对称型永磁同步电机优化设计

用于电动汽车的永磁同步电机不仅需要考虑额定工况的性能,还需要考虑整个路谱下的综合效率。基于此,介绍了一种基于新标欧洲循环测试(NEDC)路谱的非对称V型内嵌式永磁同步电机优化设计方法。将上述非对称电机中永磁体上下两部分的几何参数分别作为独立参数进行参数化建模,然后以NEDC效率和转矩成本比为优化目标,采用遗传算法分别对对称和非对称V型永磁同步电机进行多目标优化。最后,选取帕累托前沿上的最佳设计点进行电磁性能仿真比较。仿真结果表明,与对称结构相比,非对称转子结构由于磁场偏移效应而表现出更强的转矩性能。因此,非对称V型永磁同步电机具有更加优异的电磁性能和更低的制造成本,在电动汽车领域具有广阔的应用前景。     

新型永磁同步牵引电机的优化与仿真分析

永磁电机的优点使其应用在机车牵引电机上能够满足节能和环保的要求。该文建立了永磁同步牵引电机基于Ansys软件的静态仿真分析系统以及基于Magnet软件的动态仿真系统。实现了永磁电机的动静态特性的计算仿真。对于永磁牵引电机的优化设计以及解决永磁电机用做牵引电机的问题具有重要的意义,为相关产品的设计与优化奠定了基础。     

电动汽车驱动用分数槽永磁同步电机电磁噪声优化

分数槽永磁同步电机因存在较低阶次的径向电磁力,导致其电磁噪声较大。基于理论分析、Optislang多目标优化平台与Ansys多物理场有限元分析平台,对一台电动汽车驱动用8极36槽永磁同步电机的电磁噪声进行分析和优化。电机的电磁噪声主要是由作用于定子齿上的径向电磁力波使定子铁心振动变形引起,在定子齿顶开辅助槽并对其齿槽参数进行优化,以削弱径向电磁力。建立电机的二维有限元模型,利用Optislang对不同工况下的定子辅助槽及齿槽参数进行多目标优化,计算得到Pareto前沿并从中找到相对最优解。对比分析电机优化前后定子齿部的径向电磁力,将其映射到所对应的三维结构上,利用Ansys计算得到电机优化前后的电磁噪声,并通过样机的噪声试验验证了仿真结果的有效性。     

基于有限元法的电动汽车永磁同步电机模态分析

车用永磁同步电机(PMSM)追求轻量化的设计带来了更为严重的电机振动噪声危害。准确分析计算PMSM的模态是对其进行振动噪声特性研究的基础。采用有限元法对电动汽车PMSM进行模态仿真计算。通过对电机模型进行适当的简化与等效,计算出电机自由状态下前6阶的固有频率及其对应的振型;并将样机进行锤击法的模态试验,验证了电机有限元模态仿真模型的准确性。     

轴向磁场永磁记忆电机多目标分层优化设计

为了同时实现新型轴向磁场永磁记忆电机的高性能及低成本,提出一种基于分层策略的多目标优化设计方法。通过在分析电机尺寸方程及灵敏度,得到影响目标的优化参数基础上,将所选的气隙磁密、永磁成本、轴向受力、感应电动势(electromotive force,EMF)、感应电动势波形畸变率(total harmonic distortion,THD)、齿槽转矩6个优化目标分为两个层次,从而实现方程组的降维;针对分层策略,提出一种结合中心复合表面设计(central composite face,CCF)和Box-Behnken设计(BBD)的分层响应面法(response surface method,RSM)。此外,基于罚函数和目标约束得到一种改进的NSGA-Ⅱ (NSGA-Ⅱ-M)多目标遗传优化算法。通过比较分层RSM和NSGA-Ⅱ-M给出的优化方案,并结合有限元仿真结果和样机实验结果,验证了所提出的电机多目标分层优化方法的可行性和有效性。     

基于ITAE最优控制的永磁同步电机矢量控制仿真

介绍了永磁同步电机(PMSM)的数学模型和矢量控制,在给出传统工程设计方法的同时,结合现今计算机辅助设计工具,通过MATLAB/Simulink的仿真手段,对PMSM矢量控制PI控制器参数进行ITAE最优化设计.经与传统工程PI控制器比较,基于ITAE的最优控制具有更好的控制效果.