基于转矩模型和改进MOPSO的永磁球形电机磁极优化

• Published in: 电机与控制学报 Vol. 26; no. 6; pp. 112 - 133
• Main Authors: 李国丽, 孙涛, 周睿, 王群京, 李文爽
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 安徽大学 工业节电与用电安全安徽省重点实验室,安徽 合肥230601%安徽大学 高节能电机及控制技术国家地方联合实验室,安徽 合肥230601 01.06.2022; 安徽大学 工业节电与用电安全安徽省重点实验室,安徽 合肥230601; 安徽大学 高节能电机及控制技术国家地方联合实验室,安徽 合肥230601; 安徽大学 工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心,安徽 合肥230601; 安徽大学 高节能电机及控制技术国家地方联合实验室,安徽 合肥230601%安徽大学 电气工程与自动化学院,安徽 合肥230601; 安徽大学 电气工程与自动化学院,安徽 合肥230601
• Subjects: 解析模型; 永磁球形电机; 磁极优化; 转矩; 改进的多目标粒子群优化; 约束
• ISSN: 1007-449X
• DOI: 10.15938/j.emc.2022.06.012

TM351; 为了提升永磁球形电机(PMSM)的输出转矩,应用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对转子球内的永磁磁极尺寸进行优化设计.应用等效面电流和洛伦兹力的原理推导一种八极Halbach磁极阵列永磁球形电机的转矩解析模型,并依托电机原型进行有限元仿真和实验验证.运用空间几何的方法分析了转子球内磁极尺寸之间的约束关系,以自旋转矩和俯仰转矩的幅值为目标,应用改进的多目标粒子群优化算法进行转子磁极尺寸优化.对优化后的电机转矩分布进行有限元仿真验证,并与电机原型做比较.结果表明,优化后的电机转矩分布曲线更优,自旋转距幅值、平均值和俯仰转矩幅值、平均值分别提升了40.8％、31.9％、12.0％、26.8％,验证了所提优化方法的有效性,也为永磁球形电机的磁极参数设计提供了一种寻优方法.