[发明专利]一种高效精准匹配电机多目标性能的电磁参数设计方法

说明书

本发明提供了一种高效精准匹配电机多目标性能的电磁参数设计方法，包括：在信赖域中获取电磁参数样本集，并获取所述电磁参数样本集的电机多目标性能；基于所述电机多目标性能，构建永磁同步电机径向基函数代理模型；基于所述永磁同步电机径向基函数代理模型，获取近似电磁参数集；对所述近似电磁参数集进行评估，获取评估后的电磁参数集；对所述评估后的电磁参数集进行判断并更新信赖域，直至获取精准匹配电机多目标性能的电磁参数。本发明引入遗传智能布点技术，通过样本遗传策略，遗传落在下个信赖域上的样本。本发明可以提高永磁同步电机电磁参数设计效率和精度，提供一种个性化订制、快速交货需求下的永磁同步电机的电磁参数设计方法。

技术领域

本发明属于结构设计领域，尤其涉及一种高效精准匹配电机多目标性能的电磁参数设计方法。

背景技术

永磁同步电机以其结构简单、功率密度高、控制性能好等优点在新能源汽车和风力发电等方面得到广泛应用。随着电机研究不断深入，电机性能要求也不断提升，如电机的转矩特性，它直接影响电机的平稳运行，当出现过载情况时，将导致电机工作失效；永磁同步电机的固有结构导致不可避免产生齿槽转矩，齿槽转矩过大易造成转矩波动，产生振动、噪声等，影响电机平稳运行；同时，最大感应电动势对电机运行的影响也较大。电机设计参数中定子铁芯内径、槽口宽和永磁体厚度这三个电磁参数对转矩、齿槽转矩和感应电动势三个电机目标性能影响较大，且没有具体的解析函数来反映电磁参数与电机目标性能之间的映射关系。在个性化订制、快速交货的市场需求驱动下，高效准确设计出电磁参数去精准匹配电机这几个目标性能具有重大意义。

常规的电机设计过程中一般根据经验设计电磁参数，建立电磁参数仿真模型，通过有限元仿真分析来匹配电机目标性能，一定程度上加大了获取精确的电磁参数的难度，且反复大量调用耗时的有限元仿真，效率低。基于代理模型的电机优化设计流程为先通过实验设计方法采集电磁参数，代入有限元仿真中获得电机目标性能，根据现有的电磁参数及对应的电机目标性能构造各个电机目标性能的代理模型代替有限元仿真模型，再采用多目标智能优化方法基于代理模型进行优化设计，从而大幅提高设计效率。但基于代理模型的电机优化设计方法在整个设计域里面构建代理模型，代理模型精度难以保证，需要采集大量电磁参数组合，进行大量耗时有限元仿真计算，效率低，且基于低精度的代理模型进行电机优化设计难以高精度获得匹配电机目标性能的电磁参数。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种高效精准匹配电机多目标性能的电磁参数设计方法，该方法不是在整个设计域中建立代理模型，而是将整个设计域分割成一系列信赖域，在每个信赖域上构建代理模型并近似优化，降低优化设计中代理模型的精度要求。根据优化结果确定信赖度和下个信赖域的中心、半径，进而不断放缩、平移信赖域，引导信赖域逐步朝靠近精准匹配电机目标性能的电磁参数所在区域移动。同时，为了进一步减少构建代理模型所产生的有限元仿真次数，本发明引入遗传智能布点技术，通过样本遗传策略，遗传落在下个信赖域上的样本，进一步减少有限元仿真次数从而提高设计效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种高效精准匹配电机多目标性能的电磁参数设计方法，包括：

在信赖域中获取电磁参数样本集，并获取所述电磁参数样本集的电机多目标性能；

基于所述电机多目标性能，构建永磁同步电机径向基函数代理模型；

基于所述永磁同步电机径向基函数代理模型，获取近似电磁参数集；

对所述近似电磁参数集进行评估，获取评估后的电磁参数集；

对所述评估后的电磁参数集进行判断并更新信赖域，直至获取精准匹配电机多目标性能的电磁参数。

可选地，所述永磁同步电机径向基函数代理模型为：