【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机优化领域，特别涉及一种电机电磁力的优化方法。
技术介绍
1、电力是经济发展的命脉，也是现代社会的主要能源之一，而电机在电力的生产、输送和使用等方面起着重要作用。纵观电机的发展，其应用领域不断扩展，性能要求不断提高，新原理与新结构电机不断涌现，理论研究也不断深入。特别是在电气伺服传动这类要求平稳低速运行的场合，对电机电磁力密度的提高及其波动的抑制提出了新的更高要求。
2、电磁力作为机电能量转换过程中的机电耦合项，是一项衡量电机性能的重要指标。高力密度、低力波动是高性能电机的两项关键参数，可以通过优化尺寸结构提高电机出力、抑制推力波动，但得到的效果比较有限。同时，电机的电枢电流特征量也会对电磁推力产生一定的影响，同时还会伴随由电流谐波带来的电磁力波动。
3、目前对电机电磁力的优化主要分为两个方向，一是优化电机的拓扑结构和结构参数，二是改进电机控制策略。现有的优化方法将两者区分开来，只将一个方面的参数作为优化设计变量，都属于局部优化方法，并不能从系统的角度上优化电机推力，这使得提高力密度和抑制力波动在一定程度上相互限制、难以平衡。基于此，考虑到电机的推力输出即涉及电机本体，又涉及控制策略，本专利技术提出了一种将两者耦合起来设计的电磁力优化方法。
技术实现思路
1、针对现有电磁力优化方法的不足，本专利技术采用如下技术方案：
2、一种电机电磁力的优化方法，将电枢电流特征量和电机结构参数作为一个优化变量集合，建立起关键优化变量与电机电磁力的
3、步骤1）利用技术手段计算并提取优化变量作用下电机电磁推力各特征值的数据；
4、步骤2）找出与电磁推力相关的电机结构参数和电枢电流特征量作为优化变量集合，并剖析这些优化变量对电机电磁推力的影响规律；
5、步骤3）建立起电磁力各特征值与关键优化变量之间的映射关系，并通过参数敏感性分析从优化变量集合中提取关键参数进一步分析；
6、步骤4）基于所得的映射关系，综合包括电机拓扑结构参数和电枢电流特征量在内的各关键优化参数对电机的电磁推力进行优化；
7、上述的电机电磁力优化方法，步骤1）中采用的技术手段包括但不局限于有限元法、解析法等电磁计算方法；
8、上述的电机电磁力优化方法，步骤2）中可以通过分析电磁推力及其波动的产生机理，初步了解电枢电流特征量和电机拓扑结构等参数对电机电磁推力的影响；
9、上述的电机电磁力优化方法，步骤3）中优化变量合集既包括电机结构参数，还包括电流特征量，这导致待优化参数较多，因而需要做参数敏感性分析；
10、上述的电机电磁力优化方法，步骤4）中对于不敏感参数，可以不作为优化变量考虑；同时，对电机的电磁推力优化目标是使得推力均值最大、推力波动最小；
11、上述的电机电磁力优化方法，对于结构尺寸设计完成的电机可通过该优化方法得到电枢电流特征量与力波动之间的关系，重构电流特征值来优化电磁力；
12、上述的电机电磁推力优化方法不局限于直线电机，所有电机均可适用。
13、与已有的技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
14、在以优化电机电磁力的基础上，从整个电机系统的角度出发，综合考虑了电机的拓扑结构参数和电机控制策略的影响，能更合理分配参数来产生高质量的电机推力。其构思的机理是，等效磁网络法将电机分为磁导和磁势源两个部分；由此，电机的拓扑结构及各结构参数可等效为磁导，磁势源包括永磁体产生的磁动势和绕组线圈通电后产生的磁动势，绕组线圈电流可以由控制器控制，将电枢电流特征量和电机结构参数以其作为电机的优化变量，使得电机电磁力优化同时考虑电机拓扑结构参数和电机控制策略。因此，本专利技术提出了一种将两者耦合起来设计的电磁力优化方法来实现推力性能的提高。
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1.一种电机电磁力的优化方法，兼顾了电机的拓扑结构参数和电机控制策略的影响。其构思的机理是，等效磁网络法将电机分为磁导和磁势源两个部分；由此，电机的拓扑结构及各结构参数可等效为磁导，磁势源包括永磁体产生的磁动势和绕组线圈通电后产生的磁动势，绕组线圈电流可以由控制器控制，将电枢电流特征量和电机结构参数以其作为电机的优化变量，使得电机电磁力优化同时考虑电机拓扑结构参数和电机控制策略。如此，将电枢电流特征量和电机结构参数作为一个优化变量集合，建立起关键优化变量与电机电磁力的各特征值之间的数学模型，通过参数敏感性分析从集合中提取关键参数进行分析，再基于建立的数学模型进行优化，从而达到从系统上优化电磁推力的效果。
2.根据权利要求1所述的电机电磁力的优化方法，其特征是：采用电机结构参数与电枢电流特征量同时优化的方法改进电磁推力；如此，在优化电机电磁力的过程中，从整个电机系统的角度出发，兼顾了电机的拓扑结构参数和电机控制策略的影响，能更合理分配参数来产生高质量的电机推力。
3.如权利要求1所述的一种电机电磁力的优化方法，其特征是：上述的电机结构参数包括电机各结构尺寸以
4.根据权利要求1所述的电机电磁力的优化方法，其特征是：对结构尺寸设计完成的电机可通过该优化方法得到电枢电流特征量与力波动之间的关系，重构电流特征量来优化电磁力。
5.根据权利要求1所述的电机电磁力的优化方法，其特征是：上述的电磁力优化方法不局限于直线电机，所有电机均可适用。
6.根据权利要求4所述的电枢电流特征量重构方法指的是合理分配电枢电流的基波幅值、相位及其谐波电流的阶数、幅值、相位来达到提高电磁推力性能的目的。
...【技术特征摘要】
1.一种电机电磁力的优化方法，兼顾了电机的拓扑结构参数和电机控制策略的影响。其构思的机理是，等效磁网络法将电机分为磁导和磁势源两个部分；由此，电机的拓扑结构及各结构参数可等效为磁导，磁势源包括永磁体产生的磁动势和绕组线圈通电后产生的磁动势，绕组线圈电流可以由控制器控制，将电枢电流特征量和电机结构参数以其作为电机的优化变量，使得电机电磁力优化同时考虑电机拓扑结构参数和电机控制策略。如此，将电枢电流特征量和电机结构参数作为一个优化变量集合，建立起关键优化变量与电机电磁力的各特征值之间的数学模型，通过参数敏感性分析从集合中提取关键参数进行分析，再基于建立的数学模型进行优化，从而达到从系统上优化电磁推力的效果。
2.根据权利要求1所述的电机电磁力的优化方法，其特征是：采用电机结构参数与电枢电流特征量同时优化的方法改进电磁推力；如此，在优化电机电磁力的过程中，从整个电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：付东山，吴康伊，王祥瑞，王战，司洪宇，吕知远，王圣任，向波，伍小杰，李鸿发，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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