[发明专利]一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法

权利要求书

1.一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，划分永磁电机内磁力线无序区域与规律区域；

步骤2，构建永磁电机中磁力线无序区域的动态网格模型；

步骤3，构建永磁电机中磁力线规律区域的磁路模型；

步骤4，连接动态网格模型与磁路模型，建立永磁电机的参数化等效磁网络模型；

步骤5，联立非线性矩阵求解方程，求解各节点磁位，进一步获得永磁电机的转矩特性；

步骤6，选择优化变量并确定优化目标，使用参数化等效磁网络模型完成参数灵敏度分析；

步骤7，选择高灵敏度变量，分别建立平均转矩和转矩脉动的响应面模型；

步骤8，将响应面模型代入多目标优化算法，获得帕累托前沿，确定最优参数组合。

2.根据权利要求1所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述永磁电机为48槽/44极的三相表贴式永磁电机，包括定子、气隙、转子；定子中包含定子轭部、定子齿部、定子齿部极靴、定子齿部之间的定子槽与定子槽内的电枢绕组，定子铁芯的材料为硅钢片，电枢绕组采用分数槽集中式绕制方式；气隙介于定子和转子之间；转子为无铁芯圆筒形结构，由转子永磁体与转轴构成，在圆筒状转轴表面开槽并表贴了永磁体，表贴永磁体截面呈矩形，并以Halbach永磁阵列均匀安置在转轴表面，阵列中主永磁体卡嵌在转轴表面开槽中，以便定位安装辅助永磁体；电机转轴由不导磁材料制成，为实心圆柱状，其表面有起定位作用的开槽，并与转子永磁体同轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：

采用有限元软件得到永磁电机内磁力线分布云图，电机内磁力线无序区域主要集中在定子齿部极靴和气隙中，该区域空间谐波较多；磁力线规律区域主要集中在定子轭部、定子齿部和转子永磁体；转子转轴由于采用了不导磁材料，因此其磁力线分布可以等效视为空气中磁力线分布，不进行建模。

4.根据权利要求2所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：

根据电机的定子齿部极靴尺寸与气隙尺寸，采用一种动态可调的十字型磁导网格进行剖分，同时考虑漏磁影响，在圆周方向上同时对定子齿部极靴和极靴间气隙进行网格剖分，且两处网格分布严格限于各自的区域边界，尺寸设置严格按照各自的区域规格，网格数量固定后定子极靴结构变化时只影响其相应区域的网格形状；对于气隙部分建模需在圆周方向上和上层定子齿部极靴网格保持数量和宽度的一致，其网格高度单独依据气隙长度判断，当定子齿部极靴网格宽度变化时，气隙内网格需随之进行宽度的更新，以保证上下层网格间的磁导连接关系恒定。

5.根据权利要求2所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：

对于定子齿部和定子轭部，采用通用的磁路模型进行磁导等效处理，单个的定子齿部等效为单个磁导，定子轭部以齿的数量进行分段等效，建立成齿间的连接磁导；对于转子永磁体，根据Halbach充磁方向，将每一个永磁体块进行分别等效，在主永磁体内建立径向磁导，在辅助永磁体内建立切向磁导，按照Halbach磁力线流向规律，依次将永磁体磁导在节点处相连。

6.根据权利要求2所述的一种永磁电机多目标优化的参数化等效磁网络建模方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程为：

定子齿部磁导底部节点与定子齿部极靴网格的上方节点依次相连，定子齿部极靴间气隙网格的上方节点空置；气隙网格的底层网格节点根据对应关系与转子Halbach永磁阵列中的主永磁体磁导连接，判断依据为主永磁体在气隙网格上的映射面积是否大于一半，辅助永磁体上方的气隙网格底部磁导空置不连接；电机转子位置更新需重新判断转过角度，重置气隙网格与转子主永磁体磁导的连接关系。