[发明专利]基于粒子群多物理场协同优化的高效感应电机轻量化方法

摘要

本发明提供了一种基于粒子群多物理场协同优化的高效感应电机轻量化方法，包括：根据高效感应电机的主要尺寸、额定数据等参数，给出高效感应电机的电磁设计总体目标；对电机定转子拓扑结构进行选择，确定电机的可行性方案集；选定高效感应电机电磁设计初步方案；采用智能算法对高效感应电机进行成本优化，得到高效感应电机的成本最优；采用磁路法及电磁场有限元并行方式对高效感应电机的工作特性和主要运行数据进行计算；采用有限元法对高效感应电机的温度场进行校核；对优化后电机的重量与电磁设计初步方案中计算出的重量相比较进行计算。本发明实现了高效感应电机轻量化的目标，并采用多物理场对优化后的结果进行校核，保证计算结果的准确性。

主权项

1.一种基于粒子群多物理场协同优化的高效感应电机轻量化方法，其特征在于，包括：步骤1、根据高效感应电机的产品规格及技术要求给出高效感应电机的尺寸及电磁设计总体目标；步骤2、在保持三圆不变的条件下，根据对电机振动噪声、谐波磁场、热负荷及电负荷的考虑，对高效感应电机的定转子结构进行筛选及评价；步骤3、在步骤2中的高效感应电机的定转子结构筛选的结果基础上，对高效感应电机的定转子拓扑结构进行选择，确定高效感应电机的可行性方案集；步骤4、在步骤3确定的高效感应电机可行方案集的基础上，采用电机电磁设计计算程序计算高效感应电机内各个电磁参数，选定高效感应电机电磁设计初步方案；步骤5、在步骤4计算出的高效感应电机内各个电磁参数的结果基础上，以高效感应电机的功率因数、起动转矩、起动电流参数作为约束条件，以高效感应电机的效率和轻量化为双目标函数，采用粒子群算法对高效感应电机进行效率和轻量化为双目标优化，得到同时满足高效感应电机的效率和轻量化要求的最优解集；步骤6、在步骤5得到的高效感应电机的最优解集的基础上，采用磁路法及电磁场有限元并行方式通过电压平衡方程和效率平衡方程对高效感应电机的工作特性和运行数据进行迭代计算，若工作特性和运行数据满足要求，则转到步骤7继续计算，若不满足要求，则返回步骤5，重新进行优化计算；步骤7、在步骤6高效感应电机的工作特性和运行数据的计算结果基础上，采用温度场有限元法对高效感应电机的温度场进行校核计算，若温度场满足要求，则转到步骤8继续计算，若不满足要求，则返回步骤5，重新进行优化计算；步骤8、计算出优化后的高效感应电机的重量与电磁设计初步方案中各个元素的重量比值，如果重量比值符合给定节材要求，则完成高效感应电机的电磁设计总体方案；如果重量比值不符合给定节材要求，则返回步骤5，对电机的结构及参数重新进行优化计算。