基于粒子群优化算法的分区式磁场调制电机多目标优化设计

作     者：吉敬华 王鹤 赵文祥 凌志健 

作者机构：江苏大学电气信息工程学院 南京工程学院电力工程学院 

出 版 物：《电气工程学报》 (Journal of Electrical Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(52377055,51991383) 航空科学基金(202200580R3001)资助项目 

主　　题：分区式磁场调制电机 气隙磁场调制 铁损 多目标优化设计 粒子群优化算法 

摘      要：分区式磁场调制(Partitioned spatial field modulation,PSFM)电机气隙中丰富的谐波分量，不可避免产生较多铁耗。而凸极调制齿结构具有抑制铁损的作用，但也对电机其他性能产生一定影响，故采用基于粒子群优化算法的多目标优化设计以得到性能最优的转子拓扑结构。通过分析永磁磁场与电枢反应磁场的谐波耦合过程，基于气隙磁场调制理论，揭示了电磁转矩产生机理。同时，研究了凸极调磁块对电机电磁性能的影响，探明了该拓扑结构在非工作谐波抑制方面的优势。其次，根据转子调磁环拓扑结构参数，以平均转矩、铁耗和转矩脉动为设计目标，结合响应面(Response surface methodology,RSM)模型和粒子群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)进行了多目标优化设计。此外，基于有限元仿真，比较了优化前后分区式磁场调制电机的电磁性能，表明所采用方法具有良好的铁损抑制效果。最后，制作了样机并进行测试，验证了理论分析的正确性。