[發明專利]一種永磁同步電機效率的優化方法

在審

• 申請號: 202310429273.7
• 申請日: 2023-04-20
• 公開（公告）號: CN116611282A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 崔佳航;李江紅;趙振民;單航;張啟鵬;陳超;尚純潔;王彤
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/04
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種永磁同步電機效率的優化方法，涉及高速電機系統設計領域，包括：獲取永磁同步電機的額定轉速、額定功率、定子材料、轉子材料和尺寸參數；根據永磁同步電機的額定轉速、額定功率、定子材料、轉子材料和尺寸參數，使用有限元分析的方法對永磁同步電機進行仿真，并獲取仿真結果；從仿真結果中，確定優化目標為永磁同步電機的效率，以及確定邊界條件和優化變量；使用優化的多物理場耦合的克里金代理模型對永磁同步電機的效率進行優化，獲取永磁同步電機的定子結構信息和轉子結構信息。本發明能夠使得優化結果更加準確，優化效果更加顯著。

技術領域

本發明屬于高速電機系統設計領域，具體涉及一種永磁同步電機效率的優化方法。

背景技術

永磁同步電機(permanent?magnet?synchronous?motor，PMSM)以其體積小、功率密度大和效率高等特性，廣泛應用于航空航天、節能減排等諸多領域。通常情況下，當電機轉子表面線速度超過100m/s時，可界定為高速電機，與常規電機相比，高速電機具有轉子線速度高、供電電流和交變頻率高、功率密度和損耗密度高的“三高”特征。隨著工業領域對電機性能需求的不斷提高和特殊空間的尺寸限制等要求，電機系統優化已成為電機本體設計的趨勢之一。

現有技術中，常用的代理模型優化方法為響應面法，然而，對于實際響應面是具有多個波峰和波谷的多峰函數的復雜系統，該方法的預設多項式可能無法捕捉到原始模型的全局行為；此外，響應面中傳統的實驗設計方法，如中心組合設計，隨著實驗因素的增加，二次模型方程的系數個數呈指數增長，實驗次數也呈指數增長，同時，對于普遍的優化問題，未考慮耦合場帶來的影響，以及多物理場耦合計算較為費時。

因此，亟需改善現有技術中存在的缺陷。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種永磁同步電機效率的優化方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

第一方面，本發明提供一種永磁同步電機效率的優化方法，包括：

獲取永磁同步電機的額定轉速、額定功率、定子材料、轉子材料和尺寸參數；

根據永磁同步電機的額定轉速、額定功率、定子材料、轉子材料和尺寸參數，使用有限元分析的方法對永磁同步電機進行仿真，并獲取仿真結果；

從仿真結果中，確定優化目標為永磁同步電機的效率，以及確定邊界條件和優化變量；

使用優化的多物理場耦合的克里金代理模型對永磁同步電機的效率進行優化，獲取永磁同步電機的定子結構信息和轉子結構信息。

可選地，邊界條件包括永磁同步電機的轉子強度、轉子一階臨界轉速、電機轉柜、以及定子和轉子鐵芯體積。

可選地，優化變量包括漆包線線徑、定子槽型尺寸、以及定子和轉子鐵芯長度。

可選地，還包括：對優化變量進行優化；

使用試驗設計的方法，對各個優化變量進行靈敏度評估，獲取各個優化變量對應的靈敏度分析結果；其中，用于評估的變量包括永磁同步電機的轉子強度、轉子一階臨界轉速、電機轉柜、總損耗、以及定子和轉子鐵芯體積；

根據各個優化變量對應的靈敏度分析結果，估計各個優化變量與其對應的靈敏度分析結果之間的皮爾遜相關系數，剔除掉優化變量與其靈敏度分析結果之間的皮爾遜相關系數小于第一閾值的所述優化變量。

可選地，優化的多物理場耦合的克里金代理模型的構建過程包括：

使用有限元分析的方法進行多物理場耦合下的所述仿真結果精確分析，得到精確分析結果；

基于所述精確分析結果，構建克里金響應面，得到多物理場耦合的克里金代理模型；