基于参数优先级划分的飞轮电机多目标优化

摘要

为改善电机转矩性能,同时降低永磁材料成本,首先,根据飞轮电池的运行模式,提出飞轮电机的设计要求,并选取输出转矩、转矩脉动和永磁体用量为设计目标;在此基础上,采用等效磁路法和有限元法计算电机的主要尺寸和性能,同时确定合适的槽极配合以及初始结构参数;其次,使用相关系数法分析该电机各结构参数与优化目标之间的相关性,并合理划分转子尺寸和定子尺寸的优先级;最后,采用有限元代理模型和多目标优化算法(非支配排序遗传算法Ⅱ,NSGA-Ⅱ)相结合的方法对设计参数进行逐级寻优,并通过场路联合仿真和样机实验进行验证.研究结果表明:采用参数优先级划分的方式可以减少优化过程中数据点的采样,缩短了整个过程中有限元分析的时间;优化后,电机反电势梯形化程度更高,转矩脉动减小了40%,永磁体用量降低了8%.