基于功率因数展开式的场调制电机多目标分层优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于功率因数展开式的场调制电机多目标分层优化方法，属于电机本体设计与分析技术领域。本发明专利技术根据传统功率因数表达式，对电感、反电势等参数进行详细展开，得到了基于电机的磁场调制比以及各项结构参数的功率因数展开式，从该式中可以直观看出对于永磁表贴式集中绕组场调制电机而言，各结构参数对电机功率因数的影响大小。结合功率因数展开式，以功率因数、转矩脉动以及平均转矩为优化目标，引入了多目标优化算法对多个优化变量和优化目标进行解耦分层，简化了优化过程，节省了优化时间，提高了电机的功率因数。提高了电机的功率因数。提高了电机的功率因数。

【技术实现步骤摘要】
基于功率因数展开式的场调制电机多目标分层优化方法


[0001]本专利技术涉及电机本体设计与分析
，特别是指一种基于功率因数展开式的场调制电机多目标分层优化方法。

技术介绍

[0002]随着对场调制理论的深入研究，该理论也逐渐应用到电机的拓扑中，与传统永磁同步电机不同的是，场调制电机永磁体极对数和电枢绕组极对数互不相同，这就决定了二者所产生旋转磁场的速度不同，从而该类型场调制电机能够实现低速直驱，同时经研究发现，该类型场调制电机还具有转矩密度高、转矩脉动小等优点，在风力发电等低速直驱领域具有十分广阔的应用前景。但是随着研究的深入，学者们发现因为场调制电机是利用磁场内谐波进行耦合，这就造成了该类型电机功率因数普遍不高，这意味着在使用电机时要配备更大容量的转换器，增加了成本。所以如何提高场调制电机的功率因数是目前研究场调制电机的热点。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于功率因数展开式的场调制电机多目标分层优化方法，以解决现有永磁表贴式场调制电机由于磁场调制比以及结构参数引起的功率因数较低的问题。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于功率因数展开式的场调制电机多目标分层优化方法，其特征在于，包括：步骤1：对场调制电机正常运行状态下的磁势磁导进行公式展开，求得各相本身以及相与相之间产生的磁链表达式，以此求得电机自感和互感的表达式，同时计及槽漏感和齿顶漏感的影响；步骤2：通过坐标变换，将静止相坐标系转化为dq轴坐标系，对场调制电机的q轴电感进行公式推导，同时代入步骤1中所求得的电机自感和互感的表达式，得到场调制电机的q轴电感表达式；另外，根据电机反电势的形成机理，推导得到该电机的反电势表达式；步骤3：将上述得到的q轴电感表达式以及反电势表达式代入到传统永磁电机功率因数表达式中，并对公式进行变形展开，得到有关场调制电机功率因数的磁场调制比以及结构参数的定量表达式，由此判断哪些参数对场调制电机功率因数起决定性影响；步骤4：根据步骤3中推导出的功率因数展开式，选定合适的优化变量，同时以功率因数、转矩脉动以及平均转矩为优化目标展开多目标优化，筛选出两种不同的优化分层；步骤5：对两种不同的优化分层分别采取有限元建模和响应面建模的建模方法，同时采用优化算法，完成多目标优化，提高场调制电机的功率因数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，求得的电机自感和互感的表达式即电枢绕组各相自感和互感表达式，分别为：达式即电枢绕组各相自感和互感表达式，分别为：式中，t为电机单元回路数，λ
δ
为气隙磁通路径上的磁导，f1(x)为线圈内部的磁动势，f2(x)为线圈外部的磁动势，Ψ1为线圈内部通过的磁链，Ψ2为线圈外部通过的磁链，I为电流大小，g
e
是考虑了永磁体厚度的等效气隙长度，N为电枢绕组匝数，μ0为真空磁导率，D为气隙圆周处的直径，l
ef
为定子铁心的有效长度，y为电枢绕组节距，m为电枢...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥林，魏振，赵宇健，桑明哲，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：