[发明专利]一种新型内置式永磁同步电机优化设计方法

说明书

本发明公开了一种新型内置式永磁同步电机优化设计方法，通过敏感性分析的方法将待优化的尺寸参数分为两类，分别采用田口法与多级Kriging模型进行优化，田口法处理过程中，采用平均值分析与方差分析相结合的方法来确定变量等级，而多级Kriging模型则利用多级模型的方法来缩小变量区间，通过获取初级模型的Pareto曲线来确定目标区域，次级模型来通过在目标区域对应的变量点附近加点的方法提高模型精度，从而获取高精度的Pareto曲线，然后利用权重系数来获取最优值，最终得到将两者的优化结果结合作为最终的优化方案。本发明能够将尺寸参数变量对目标函数的影响大小进行区分，对不同变量进行针对性优化，能够极大减少计算量，缩短内置式永磁电机的开发周期。

技术领域

本发明涉及电机优化设计技术领域，特别是针对永磁同步电机，具体涉及能够有效减小性能优化过程中计算量的高精度的永磁同步电机优化方法。

背景技术

内置式永磁电机转子结构多样，与优化目标相关的变量众多，在性能优化过程中涉及的计算量巨大，增加了电机的开发周期，因此设计合理的优化方法来减小优化过程中的计算量是非常有必要的。

发明内容

为了减小工程技术人员在内置式永磁同步电机优化过程中投入的时间成本，进一步减小内置式永磁同步电机优化过程中的计算量，缩短内置式永磁电机的开发周期，本发明提供一种新型内置式永磁同步电机优化设计方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型内置式永磁同步电机优化设计方法，包括以下步骤：

1)确定优化目标、约束条件以及与待优化目标相关的尺寸参数；

2)与待优化目标相关的尺寸参数进行敏感性分析并进行分类，敏感性分析方法为将尺寸参数变量区间分为n段，每一段内的尺寸参数对目标函数的影响程度采用下列公式计算：

其中，f(z_i)为目标函数，z_i是待优化的变量；

整个区间内参数对目标函数的影响程度可以以下述公式计算：

当S_g≥0.1时，判定该尺寸参数对目标函数有较大影响，则采用多级Kriging模型进行优化；当S_g＜0.1时，判定该参数对目标函数的影响相对较小，则采用田口法进行优化。

作为本发明的优选设计，根据步骤2)，采用多级Kriging模型优化包括以下步骤：

(1)采用拉丁超立方采样法得到初始样本点，并以此建立初级Kriging模型；

(2)将Kriging模型的预测值记为y，指定点的目标值为两者差值与目标点真实值的比值记为ε，即：

(3)将ε与最大允许误差ε₀进行比较，若εε₀，则可以得到精确的Pareto曲线；若ε≥ε₀，则根据电机设计要求中优化目标的权重系数在Pareto曲线上选取目标区域，然后重新利用拉丁超立方采样法在Pareto曲线对应的采样点附近增加新的采样点，建立新的Kriging模型；

(4)重复步骤(2)，直到εε₀，得到精确的Pareto曲线；

(5)在根据步骤(3)或者步骤(4)得到的Pareto曲线上选取优化参数。

作为本发明的优选设计，所述初级Kriging模型误差不超过5％。

作为本发明的优选设计，在步骤(3)中采用的利用设计方案要求的权重系数进行目标区域的选取时，对目标值f进行归一化处理，归一化处理如下述公式所示：