一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，是首次针对表贴式永磁电机进行适用于多目标优化的参数化等效磁网络建模，为该类型永磁电机建模及优化提供参考研究。首先划分电机内磁力线无序区域与规律区域，构建无序区域的动态网格模型，构建有序区域的磁路模型；再连接动态网格模型与磁路模型，建立电机的参数化等效磁网络模型，联立非线性矩阵求解方程，求解各节点磁位，获得电机的转矩特性；然后利用参数化等效磁网络模型对平均转矩和转矩脉动进行变量灵敏度分析，选择高灵敏度变量，分别建立平均转矩和转矩脉动的响应面模型，将响应面模型代入多目标优化算法，获得帕累托前沿，确定最优参数组合。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法
本专利技术涉及一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，属于电磁场计算领域。
技术介绍
表贴式永磁电机具有优良的动态性能，十分适用于伺服系统中DC/AC电机。其性能优劣的关键在于优化手段。传统的单目标优化一次针对一个变量优化，该方法操作简单，具有一定的效果，但无法避免多个参数间的影响冲突。多目标优化的方法常用来改善参数间的相互作用，其是由Pareto最优性集即最优解集来求解的。多目标优化可以平衡所选参数变量，同时优化各种性能参数，避免多个因素间的影响。然而，由于采用了有限元分析(FiniteElementAnalysis，FEA)，多目标优化存在时间消耗大、操作繁琐等缺点。因此，提出了响应面法，通过应用代理模型来减少过多的有限元分析。尽管如此，由于采样点的多维性，全局优化仍然存在仿真耗时过大的缺点。等效磁网络(EquivalentMagneticNetwork，EMN)模型作为有限元分析的替代方法，具有分析速度快、计算成本低等优点。通过考虑空间谐波含量的影响，基于网格法的EMN模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，划分永磁电机内磁力线无序区域与规律区域；/n步骤2，构建永磁电机中磁力线无序区域的动态网格模型；/n步骤3，构建永磁电机中磁力线规律区域的磁路模型；/n步骤4，连接动态网格模型与磁路模型，建立永磁电机的参数化等效磁网络模型；/n步骤5，联立非线性矩阵求解方程，求解各节点磁位，进一步获得永磁电机的转矩特性；/n步骤6，选择优化变量并确定优化目标，使用参数化等效磁网络模型完成参数灵敏度分析；/n步骤7，选择高灵敏度变量，分别建立平均转矩和转矩脉动的响应面模型；/n步骤8，将响应面模型代入多目标优化算法，获得...

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，划分永磁电机内磁力线无序区域与规律区域；
步骤2，构建永磁电机中磁力线无序区域的动态网格模型；
步骤3，构建永磁电机中磁力线规律区域的磁路模型；
步骤4，连接动态网格模型与磁路模型，建立永磁电机的参数化等效磁网络模型；
步骤5，联立非线性矩阵求解方程，求解各节点磁位，进一步获得永磁电机的转矩特性；
步骤6，选择优化变量并确定优化目标，使用参数化等效磁网络模型完成参数灵敏度分析；
步骤7，选择高灵敏度变量，分别建立平均转矩和转矩脉动的响应面模型；
步骤8，将响应面模型代入多目标优化算法，获得帕累托前沿，确定最优参数组合。


2.根据权利要求1所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述永磁电机为48槽/44极的三相表贴式永磁电机，包括定子、气隙、转子；定子中包含定子轭部、定子齿部、定子齿部极靴、定子齿部之间的定子槽与定子槽内的电枢绕组，定子铁芯的材料为硅钢片，电枢绕组采用分数槽集中式绕制方式；气隙介于定子和转子之间；转子为无铁芯圆筒形结构，由转子永磁体与转轴构成，在圆筒状转轴表面开槽并表贴了永磁体，表贴永磁体截面呈矩形，并以Halbach永磁阵列均匀安置在转轴表面，阵列中主永磁体卡嵌在转轴表面开槽中，以便定位安装辅助永磁体；电机转轴由不导磁材料制成，为实心圆柱状，其表面有起定位作用的开槽，并与转子永磁体同轴连接。


3.根据权利要求2所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：
采用有限元软件得到永磁电机内磁力线分布云图，电机内磁力线无序区域主要集中在定子齿部极靴和气隙中，该区域空间谐波较多；磁力线规律区域主要集中在定子轭部、定子齿部和转子永磁体；转子转轴由于采用了不导磁材料，因此其磁力线分布可以等效视为空气中磁力线分布，不进行建模。


4.根据权利要求2所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：
根据电机的定子齿部极靴尺寸与气隙尺寸，采用一种动态可调的十字型磁导网格进行剖分，同时考虑漏磁影响，在圆周方向上同时对定子齿部极靴和极靴间气隙进行网格剖分，且两处网格分布严格限于各自的区域边界，尺寸设置严格按照各自的区域规格，网格数量固定后定子极靴结构变化时只影响其相应区域的网格形状；对于气隙部分建模需在圆周方向上和上层定子齿部极靴网格保持数量和宽度的一致，其网格高度单独依据气隙长度判断，当定子齿部极靴网格宽度变化时，气隙内网格需随之进行宽度的更新，以保证上下层网格间的磁导连接关系恒定。


5.根据权利要求2所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：
对于定子齿部和定子轭部，采用通用的磁路模型进行磁导等效处理，单个的定子齿部等效为单个磁导，定子轭部以齿的数量进行分段等效，建立成齿间的连接磁导；对于转子永磁体，根据Halbach充磁方向，将每一个永磁体块进行分别等效，在主永磁体内建立径向磁导，在辅助永磁体内建立切向...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文祥，曹东辉，吉敬华，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32