基于FEM/Kriging近似模型结合进化算法的表贴式高速永磁电机转子强度优化

摘要

针对目前大功率高速永磁电机多采用的表贴式转子结构强度优化问题,以一台1.12 MW、18 000 r/min的表贴式高速永磁电机转子为优化对象,建立其结构参数化模型及应力场有限元仿真模型。将工况温度、护套厚度、永磁体厚度以及过盈量设置为优化参数,以永磁体和护套的法向及切向应力的最大值尽可能小为优化目标展开优化设计。对比分析两种技术路线:技术路线一采用进化算法(EA)调用有限元模型(FEM)进行优化设计;技术路线二对拉丁超立方法取得的样本空间进行拟合得到Kriging近似模型,基于近似模型结合EA算法进行优化设计。优化设计结果表明,技术路线一的优化结果更好;技术路线二更快速高效,大量样本点的集中分布情况可以反映优化参数与优化目标量间的关系。故实际工程优化问题应结合两种技术路线,初步寻优阶段采用技术路线二精确参数区间,进而采用技术路线一展开优化取得最优设计。