[发明专利]一种永磁同步电机转子最大应力最优解的预测方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机转子最大应力最优解的预测方法，通过对永磁体槽上的倒角大小和位置进行优化，可以减小V型内置式永磁同步电机转子上的最大应力，从而求出最大应力最优解，每一组可以维持电磁性能不变的电磁设计参数组合下都可以求出唯一最优解，通过建立代理模型就可以建立电磁设计参数组合和最优解的映射关系。本发明方法可以写成Matlab脚本进行代理模型建模，在电机设计时只需要输入电磁设计参数组合就可以快速预测出转子上的最大应力最优解，从而可以评估电机设计的合理性，为电机设计参数的选取提供了依据。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机转子最大应力最优解的预测方法，具体涉及一种V型内置式永磁同步电机转子最大应力最优解的预测方法，属于永磁电机技术领域。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、效率高、功率密度高等优点因而在工业界得到了广泛的使用。内置式永磁同步电机转子结构的永磁体位于转子铁芯内部，其转子磁路的不对称结构使得交直轴电感不同，也有利于增大磁阻转矩，提高电机功率密度，并且易于弱磁扩速，增强电机性能，扩大电机恒功率运行范围。近年来虽然提出了多种内置式永磁同步电机转子的拓扑结构，但“V”型内置式永磁同步电机拓扑结构比其他拓扑结构表现出更好的性能，因此在电机结构设计中依然被广泛使用。

然而在“V”型内置式永磁同步电机的转子结构设计中不仅要考虑到电机电磁特性还要注意其机械特性，在现实设计中通常采用对永磁体槽进行倒角处理或者在转子铁芯上挖孔的方式减小转子所受的最大应力，再通过对倒角或者孔的参数进行优化就可以得到一个应力的最优解。在同一种应力优化方法下，每一种可以维持电磁特性不变的电磁设计参数组合下都可以求出唯一的最大应力最优解。但是这一最优解的求解过程通过有限元分析软件实现，十分耗时。在电机设计中通常有成百上千个电磁设计参数组合作为备选，如果对每种组合都进行一次应力优化，会大大延长设计周期。因此，需要找到一种能快速准确预测出转子最大应力最优解的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种永磁同步电机转子最大应力最优解的预测方法，建立转子电磁设计参数组合与转子最大应力最优解的映射关系，预测出的最大应力最优解与有限元优化得出的仿真结果有较好的一致性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种永磁同步电机转子最大应力最优解的预测方法，包括如下步骤：

步骤1，确定V型内置式永磁同步电机的电磁设计参数以及各电磁设计参数的参数设计范围；

步骤2，在设计空间中，依据各电磁设计参数的参数设计范围获取不同的电磁设计参数组合，即初始训练样本集；

步骤3，在每个电磁设计参数组合下，通过对永磁体槽上的倒角大小和位置进行优化，得到不同的电磁设计参数组合对应的最大应力最优解；

步骤4，利用步骤2获取的不同的电磁设计参数组合以及步骤3得到的每个电磁设计参数组合对应的最大应力最优解，构建代理模型；

步骤5，对代理模型的精度进行评估，若精度满足要求则进入步骤6，否则，依据加点策略对当前训练样本集进行扩充，并返回步骤3；

步骤6，将满足精度要求的代理模型作为最终的模型，输入电磁设计参数即能预测对应的最大应力最优解。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤2中，所采用的方法为拉丁超立方采样方法，设定有m个电磁设计参数，需要获取n个样本点，一个电磁设计参数组合作为一个样本点，则将每个电磁设计参数的参数设计范围划分为n等份并将n等份随机打乱，在每个等份中随机取一个数值，最后全部组合在一起得到一个n行m列的拉丁超立方样本矩阵，矩阵的一行代表一个样本点。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤3中，得到最大应力最优解所采用的方法是多目标遗传算法MOGA。