基于三维正交磁场的AFPMMM铁耗计算与分析

轴向磁场永磁记忆电机(AFPMMM)是一种新型结构的电机,铁耗的准确计算对电机性能分析有着重要意义。为了获得准确的AFPMMM铁耗,首先建立铁心多环分层模型并分析铁心典型位置处的磁场;其次,在经典损耗分离模型的基础上引入柱坐标系分解磁密以构建铁耗计算模型,该模型不仅考虑了高次谐波的影响,还通过磁滞损耗修正系数和涡流矫正函数来提高铁耗计算精度;最后对样机进行实验测试,将改进后的模型和几种计算方法的结果值同时与实测值进行对比。研究结果表明:改进后铁耗模型在各转速下的计算精度得到明显的提升,相比实验结果平均偏差3.45%,更加贴近实测值。

轴向磁场永磁记忆电机多目标分层优化设计

为了同时实现新型轴向磁场永磁记忆电机的高性能及低成本,提出一种基于分层策略的多目标优化设计方法。通过在分析电机尺寸方程及灵敏度,得到影响目标的优化参数基础上,将所选的气隙磁密、永磁成本、轴向受力、感应电动势(electromotive force,EMF)、感应电动势波形畸变率(total harmonic distortion,THD)、齿槽转矩6个优化目标分为两个层次,从而实现方程组的降维;针对分层策略,提出一种结合中心复合表面设计(central composite face,CCF)和Box-Behnken设计(BBD)的分层响应面法(response surface method,RSM)。此外,基于罚函数和目标约束得到一种改进的NSGA-Ⅱ (NSGA-Ⅱ-M)多目标遗传优化算法。通过比较分层RSM和NSGA-Ⅱ-M给出的优化方案,并结合有限元仿真结果和样机实验结果,验证了所提出的电机多目标分层优化方法的可行性和有效性。