基于田口迭代法的高速永磁同步电机电磁优化设计

摘要

为优化高速永磁同步电机在额定工况下运行的性能，本文以电机的额定转矩、转矩脉动、定子铁芯损耗和磁密幅值作为待优化性能，采用改进的田口迭代优化算法研究定子外径、气隙长度、磁钢外径、轴向长度和定子槽深对上述性能的影响.通过建立正交试验矩阵，利用ANSYS电磁仿真软件仿真计算出各参数组合下的电机性能，在确保反电势线电压和额定转矩性能在限制范围内，优先选择定子铁芯损耗最低和磁密幅值最小的参数组合.仿真计算显示，用改进的田口法迭代优化后的性能较原始相比，均有较大的提升.其中，额定转矩性能降低了5.2%，转矩脉动减小49.3%，定子铁芯损耗降低了35.5%，磁密幅值降低了13.1%，电机整体性能得到优化.同时与传统全参数正交优化方法相比，该设计减少了仿真的次数，提高了优化设计效率，具有一定的实用性.

关键词

永磁同步电机 / 优化 / 田口法 / 迭代

基金资助

国家重点研发计划资助项目（2020YFB2104500）; 广东省科技厅重点研发计划资助项目（2019B090909002）