[发明专利]一种交流牵引电机电磁降噪优化设计方法

权利要求书

1.一种交流牵引电机电磁降噪优化设计方法，其特征在于，所述优化设计方法先在定子槽底部和转子槽底部任一侧边等间距的选取多组位置并开出相同尺寸的矩形槽口，得到相应的电磁噪声值，构建电机电磁噪声与相应位置尺寸间的目标函数，求得电机定转子槽底部的最佳开槽位置尺寸；

再在定转子槽底部最佳开槽位置处开出不同尺寸的矩形槽口，得到相应的电磁噪声与效率值，构建电磁噪声和效率函数相应的目标函数，求得定转子槽底部矩形槽口的最佳长、宽边尺寸。

2.根据权利要求1所述的交流牵引电机电磁降噪优化设计方法，其特征在于，所述优化设计方法包括以下步骤：

步骤S1，确定开槽位置

从交流牵引电机定子槽底部和转子槽底部任一侧边开始，在槽宽范围内等间距选取多组位置尺寸，开出相同尺寸的矩形槽口，并对电机进行有限元分析，得到相应的电磁噪声值；

步骤S2，计算最佳开槽位置

根据步骤S1中所得多组电磁噪声及其对应的定转子槽底位置尺寸数据，采用数值拟合方法得到电机电磁噪声与相应位置尺寸间的函数关系式，构建相应的目标函数，采用蛇优化算法分别得到电机定转子槽底部的最佳开槽位置尺寸；

步骤S3，确定开槽尺寸

在步骤S2中确定的定转子槽底部最佳开槽位置处开矩形槽口，在矩形槽口的长、宽边尺寸取值范围内等间距依次选取多组长、宽边尺寸数据，对电机进行有限元分析，得到相应的电磁噪声与效率值；

步骤S4，计算最佳开槽尺寸

根据步骤S3中所得多组电磁噪声与效率值及其相应的定转子槽底部矩形槽口长、宽边尺寸数据，采用响应面法分别得到电磁噪声和效率值与其矩形槽口长、宽边尺寸间的函数关系式，构建相应的目标函数，采用蛇优化算法得到定转子槽底部矩形槽口的最佳长、宽边尺寸。

3.根据权利要求2所述的交流牵引电机电磁降噪优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，电机电磁噪声与相应定转子槽底部开槽位置尺寸间的函数关系为：

式中：f(x,y)为电磁噪声函数，x为定子槽底部开槽位置尺寸，y为转子槽底部开槽位置尺寸，a_ij为函数f(x,y)中的系数，n为函数f(x,y)中的次数。

4.根据权利要求3所述的交流牵引电机电磁降噪优化设计方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用蛇优化算法得到定子、转子槽底部最佳开槽位置尺寸，具体步骤为：

S2-1，以电机定转子槽底开槽位置尺寸为优化对象，以电机电磁噪声为优化目标，以公式(1)所示电磁噪声函数构建相应的目标函数，设电磁噪声对应的目标函数为f(v)，以最小化噪声作为其目标函数f(v)，即：

f(v)＝f(x,y)                      (2)

S2-2，确定初始化种群规模N，设定最大迭代次数D，并取初始迭代次数d为1，随机生成第d代种群V_d；

S2-3，将第d代种群V_d中每个个体v_di(i＝1,…,N)代入目标函数f(v)中，得到相应的目标函数值f(v_di)；

S2-4，根据步骤S2-3所得各个体v_di的目标函数值f(v_di)，采用蛇优化算法进行优化，得到第d+1代种群V_d+1；

S2-5，判断迭代次数是否达到最大迭代次数D，若达到，则进入步骤S2-6；否则，将迭代次数d加1后，返回步骤S2-3；

S2-6，输出种群V_D，取其中目标函数值最小对应的个体作为最优解，由此得到定转子槽底部的最佳开槽位置。

5.根据权利要求4所述的交流牵引电机电磁降噪优化设计方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述在定转子槽底部开矩形槽口的长、宽边尺寸取值范围为：

定子槽底部矩形槽口长边取值范围在定子槽宽减去最佳开槽位置尺寸的范围内，宽边取值范围为定子槽底至定子通风孔间距离的三分之一范围内；

转子槽底部矩形槽口长边取值范围为转子槽宽减去最佳开槽位置尺寸的范围内，宽边取值范围为转子槽底至转子通风孔间距离的四分之一范围内。