一种永磁电机优化方法、装置、设备及介质与流程

本发明属于永磁电机优化，具体涉及一种永磁电机优化方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、随着风电领域技术的不断发展，风力发电机组的容量、轮毂高度、叶轮扫风面积也在不断增大。伴随着机组体积的增大，部分备用零件配套的运维、检修设备，其质量与体积也成倍增加，因此，机舱内的吊物起重电机，其功率、转矩、功率密度也必须增加。

2、为增大吊物永磁电机的功率密度，减小吊物电机体积，为设备搬运提供空间条件，选用体积小的永磁电机作为驱动电机。为进一步优化设备空间，永磁阵列采用具有单边屏蔽作用的halbach+组合磁极结构。由于常规halbach+组合磁极结构谐波含量较高，导致电机效率降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种永磁电机优化方法、装置、设备及介质，以解决现有永磁电机谐波含量高导致电机效率下降的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、第一方面，本发明提供一种永磁电机优化方法，包括以下步骤：

4、设置优化变量；

5、采用中心复合设计法设置采样组别并分别进行仿真计算；

6、根据仿真计算结果，以降低谐波含量为优化目标，建立第一响应面模型；

7、根据仿真计算结果，以降低齿谐波为优化目标，建立第二响应面模型；

8、基于第一响应面模型和第二响应面模型采用遗传算法求解优化变量得到若干组优化变量；

9、根据若干组优化变量采用taguchi法进行二次优化得到优化结果；

10、所述优化结果用于制造永磁电机。

11、本发明的进一步改进在于：所述优化变量包括永磁体厚度a、副磁极所占角度b、副磁极充磁夹角c、副磁极矫顽力d和定子槽口宽度e。

12、本发明的进一步改进在于：所述第一响应面模型用于定子绕组为星形连接的永磁电机。

13、本发明的进一步改进在于：所述根据仿真计算结果，以降低谐波含量为优化目标，建立第一响应面模型的步骤，具体包括：

14、建立第一模型；

15、第一模型为：

16、

17、式中，式中，vt表示谐波次数；k表示正整数；q表示定子槽数；p表示极对数；m表示电机相数；q表示每极每相槽数；

18、对第一模型进行剔除，得到谐波畸变率模型；

19、谐波畸变率模型为：

20、

21、式中，式中，thdadd表示除去3及3的倍数次及齿谐波以外的谐波含量；n表示选取的谐波次数；m表示正奇数；b1表示磁密基波幅值；bn表示磁密n次谐波幅值。

22、本发明的进一步改进在于：所述对第一模型进行剔除时，剔除3及3的倍数次谐波及齿谐波。

23、本发明的进一步改进在于：所述第二响应面模型为：

24、

25、式中，thdth表示齿谐波含量；n表示选取的谐波次数；m表示正奇数；b1表示磁密基波幅值；bn表示磁密n次谐波幅值。

26、本发明的进一步改进在于：所述根据若干组优化变量采用taguchi法进行二次优化得到优化结果的步骤，具体包括：

27、设置水平值，根据水平值和若干组优化变量生成水平变量表；

28、根据水平变量表进行正交实验，生成正交实验数据表；

29、根据正交试验数据表得到各优化变量对优化目标的影响效果占比；

30、根据taguchi优化原则和各优化变量对优化目标的影响效果占比得到优化结果。

31、第二方面，一种永磁电机优化方法，包括：

32、设置模块：用于设置优化变量；

33、对应模块：用于采用中心复合设计法设置采样组别并分别进行仿真计算；

34、第一模型建立模块：用于根据仿真计算结果，以降低谐波含量为优化目标，建立第一响应面模型；

35、第二模型建立模块：用于根据仿真计算结果，以降低齿谐波为优化目标，建立第二响应面模型；

36、一次优化模块：用于基于第一响应面模型和第二响应面模型采用遗传算法求解优化变量得到若干组优化变量；

37、二次优化模块：用于根据若干组优化变量采用taguchi法进行二次优化得到优化结果。

38、第三方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的一种永磁电机优化方法。

39、第四方面，一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种永磁电机优化方法。

40、与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：

41、1、本发明通过中心复合设计法构建的响应面模型，进行遗传算法优化，这样可以在很大程度上，节约计算资源以及计算时间成本；同时在遗传算法优化的结果上，使用taguchi法进行局部二次优化，在迭代的基础上实现了数据有效性的验证，还在局部进行了参数进一步优化，有效降低永磁电机中谐波含量，提高了电机效率；

42、2、本发明的优化变量中除了包括转子的4个参数在内，加入了对齿参数的考虑，提高优化的准确性；

43、3、本发明将除了齿谐波以及3及3的倍数次以外的谐波，作为优化目标之一，以提高优化效率；同时将齿谐波作为优化目标之一，提高优化结果准确性。

技术特征：

1.一种永磁电机优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种永磁电机优化方法，其特征在于，所述优化变量包括永磁体厚度a、副磁极所占角度b、副磁极充磁夹角c、副磁极矫顽力d和定子槽口宽度e。

3.根据权利要求1所述的一种永磁电机优化方法，其特征在于，所述第一响应面模型用于定子绕组为星形连接的永磁电机。

4.根据权利要求1所述的一种永磁电机优化方法，其特征在于，所述根据仿真计算结果，以降低谐波含量为优化目标，建立第一响应面模型的步骤，具体包括：

5.根据权利要求4所述的一种永磁电机优化方法，其特征在于，所述对第一模型进行剔除时，剔除3及3的倍数次谐波及齿谐波。

6.根据权利要求1所述的一种永磁电机优化方法，其特征在于，所述第二响应面模型为：

7.根据权利要求1所述的一种永磁电机优化方法，其特征在于，所述根据若干组优化变量采用taguchi法进行二次优化得到优化结果的步骤，具体包括：

8.一种永磁电机优化方法，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现权利要求1～7中任一项所述的一种永磁电机优化方法。

10.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7中任一项所述的一种永磁电机优化方法。

技术总结
本发明属于永磁电机优化技术领域，公开了一种永磁电机优化方法，包括以下步骤：设置优化变量；采用中心复合设计法设置采样组别并分别进行仿真计算；根据仿真计算结果，以降低谐波含量为优化目标，建立第一响应面模型；根据仿真计算结果，以降低齿谐波为优化目标，建立第二响应面模型；基于第一响应面模型和第二响应面模型采用遗传算法求解优化变量得到若干组优化变量；根据若干组优化变量采用Taguchi法进行二次优化得到优化结果。本发明通过中心复合设计法构建的响应面模型，进行遗传算法优化，同时使用Taguchi法进行局部二次优化，有效降低永磁电机中谐波含量，提高了电机效率。

技术研发人员：蔡广,邬烔,杨博宇,蔡安民,焦冲,郑茹心,刘庆文,王名栋,吴锐,王瑞远,王文浩,冯宗海,曾华锋,孙强
受保护的技术使用者：华能海南发电股份有限公司文昌风电厂
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17