基于响应面法的磁悬浮开关磁阻电机优化设计

为改善磁悬浮飞轮电机的悬浮和转矩性能,提出了一种单绕组磁悬浮开关磁阻电机(single winding bearingless switched reluc-tance machine,SWBSRM)结构优化设计方法.通过有限元分析,结合响应面法与遗传粒子群算法对电机结构参数作进一步优化.首先通过中心复合试验设计建立样...     

基于响应面模型与自适应遗传算法的中空型行波超声电机柔性转子结构优化

中空型行波超声电机柔性转子由于结构复杂,因此存在设计空间较小、转子与定子接触界面接触不均匀、转子变形后内应力较大等问题。该文首先利用有限元方法建立转子尺寸参数化有限元模型;然后用拉丁超立方(LatinHypercube)随机抽样法,在设计空间内建立响应面模型;最后,利用自适应遗传优化算法(self-adaptive genetic algorithm,SAGA)基于响应面模型得到设计空间内的全局最优解。为了验证优化结果的合理性,设计了定子外径为ф70 mm,陶瓷片内外径尺寸分别为ф55 mm和ф70 mm的超声电机配合该文设计的转子进行磨合实验。实验证明,经过优化设计得到的转子与定子之间接触更均匀,转子变形后内应力减小,转子变形空间更大。     

基于响应面法的圆筒型永磁直线电机推力特性优化

为了提高圆筒型永磁直线电机推力和降低电机的推力波动,采用响应面法和遗传算法对电机进行优化设计.利用响应面法建立电机平均推力和推力波动的解析模型,建立目标函数.为了计算由响应面法得到的二阶解析模型的系数,应用有限元法,采用Box-Behnken法对几何设计变量进行了数值实验.利用遗传算法作为搜索工具,对电机进行优化设计,...     

基于程序集成及响应面模型的电机冷却性能优化

建立某60 kW电动汽车用永磁同步电机模型,理论分析得到最佳流道条数以及流道参数取值范围。以冷却流道宽度a、高度b作为设计变量,电机温升和流道进出口压差作为目标函数,通过Isight集成网格变形软件Sculptor和CFD计算软件Fluent,应用拉丁超立方设计方法创建样本点,并进行数据的自动提交仿真计算。根据得到的数据建立响应面模型,采用多岛遗传算法对近似模型寻优。优化后,电机温升和进出口压差分别下降了6.01%、6.81%,电机的性能和安全运行得到了保障。     

基于响应面法的永磁同步电动机磁钢结构的优化

基于永磁同步电动机磁钢的单独设计,将响应面法与遗传算法相结合应用于永磁同步电动机中,以磁钢外径以及极弧系数为优化变量,给出了永磁同步电动机的响应面设计方法及步骤,包括设计变量、目标函数的选取及具体的求解过程,采用遗传算法对响应面函数进行最优点求解,最后给出优化设计方案.仿真结果表明:优化后的磁钢结构可大大减小气隙磁密的波形畸变率,改善了永磁同步电动机气隙的正弦性.     

基于响应面法的双边长初级永磁直线同步电机多目标优化设计

永磁直线同步电机由于存在边端效应以及齿槽效应,在运行中不可避免地产生推力波动。针对高速大推力密度应用场景,对一种双边长初级PMLSM开展了优化设计。将有限元法与解析法结合,首先独立分析了轴向长度、极弧系数和初级轭部高度等单个参数对电机水平推力和推力波动的影响,并进一步采用Taguchi法筛选显著性较高的结构参数。在此基础上,以提高电磁推力、减小推力波动为优化目标对电机进行响应面分析,得到最终的电机尺寸优化参数。最后制作样机并搭建实验平台,验证了所提优化方法的有效性。     

基于响应面法的定子永磁型轴向磁通切换电机齿槽转矩优化设计

针对聚磁反应造成定子永磁型轴向磁通切换电机(SPAFFSPM)的齿槽转矩偏大、噪声大等问题。以减小定子永磁型轴向磁通切换型电机的齿槽转矩,提高电机的输出性能为目标,利用能量摄动法推导出电机的齿槽转矩解析表达式,分析影响齿槽转矩的定转子结构参数。基于响应面法与有限元法构造出定子槽弧宽、转子齿倾斜角及永磁体形状系数与齿槽转矩之间的响应面数学模型,推导出使齿槽转矩最小的定子槽弧宽、转子齿倾斜角及永磁体形状系数最优组合。最后建立优化前后电机三维有限元分析模型,搭建样机的实验平台,验证优化方法的合理性及准确性。结果表明,优化后的电机齿槽转矩减小约82.5%,且电机的输出性能得到明显提高。     

面内模态直线型超声电机的优化设计

利用矩形薄板面内2个不同模态作为工作模态的直线型超声电机,其频率一致性和压电单元的布置方式以及激励方式对电机的性能和效率有重要的影响。该文根据电机定子的位移振型和应变振型详细分析了压电陶瓷的布置方式和激励方式,并利用参数化有限元方法(finite element method,FEM)对定子结构进行优化设计。设计制作的样机,两相工作模态频率差为270 Hz,在电压峰峰值为350 V、驱动频率为44.16 kHz、预压力为50 N的情况下,电机最大空载速度为100 mm/s,最大输出力为3 N。     

现代电机优化设计纵横谈

电机优化设计是电气工程领域的热点问题之一.本文针对传统电机优化设计存在的主要问题,详细讨论了以遗传、免疫算法为代表的几种最新全局优化方法在电机优化领域的应用情况,阐述了它们不同于传统优化算法的特点,并提出了今后电机优化设计的发展方向.     

基于响应面法的瞬变电磁法聚焦线圈优化设计

针对瞬变电磁法激励线圈参数开展研究,根据磁感应强度矢量叠加原理,设计几种结构简单具有聚焦特性的激励线圈结构,通过比较聚焦效果、互感大小及制做难度等综合考虑择优选出（矩形面阵列）,通过响应面法对具有磁聚焦特性的线圈进行参数优化,然后利用电磁仿真软件进行模拟仿真,与传统单线圈进行对比,该激励线圈使磁场的主要能量聚焦在半径小于0．3m,且该目标区域内磁感应强度增强了33％,为下一步实际应用奠定基础,改变矩形阵列的重合面积实现不同埋深的磁聚焦,良好的聚焦效果提高瞬变电磁法的局部缺陷检出率,实现并行和重叠埋地金属管道剩余壁厚的精确检测。     

基于多目标遗传算法的表贴式无轴承永磁电机优化设计

为了改善表贴式无轴承永磁电机的悬浮力和转矩的性能,提出了一种结合多目标遗传算法的响应面法,对电机结构进行优化设计。首先,构建优化目标的响应面,并得到优化目标的回归方程;其次,利用多目标遗传算法对优化目标的回归方程进行寻优,得到了理想的悬浮力、悬浮力脉动和转矩;最后,对多目标优化得出的最优结果进行有限元分析,验证了该优化算法的可行性。     

基于粒子群算法的核屏蔽感应电机多目标优化设计

屏蔽感应电机是核反应堆冷却回路的动力源,提高该电机的效率和降低电磁噪声具有重要的意义。将有限元法和磁路法相结合,设计了1台20 kW核屏蔽感应电机。利用有限元软件对其进行额定工况运行状态下噪声和损耗仿真分析,确定影响电机效率和电磁噪声的主要参数;选取影响电机效率和噪声的主要参数为优化变量,电机电磁噪声和效率为优化目标,输出功率为约束条件;采用正交试验表获得样本空间;通过响应面法建立优化目标及约束条件的优化模型,最后利用粒子群算法对优化模型进行求解。有限元仿真结果表明:优化后电机效率提高了2.6%,电磁噪声降低了5.2 dB。     

环形行波超声波电机面接触分析及转子结构优化设计

考虑转子的柔性变形,建立了环形行波超声波电机定转子三维面接触模型,分析了定子的振动、定转子的法向接触以及切向摩擦,研究了定转子间的面接触特性及电机的转矩-转速特性。结果显示：由于转子的柔性变形,定转子间的接触区域形状是不规则的,接触压力沿径向分布是不均匀的。通过将样机转矩-转速特性的理论计算值与试验测量值进行对比,验证了三维面接触模型。在此基础上,基于三维面接触模型,分析柔性转子结构参数变化对定转子最大接触压力及电机转矩-转速特性的影响,根据分析结果对转子结构进行优化,实现了定转子间的最大接触压力明显下降,并使电机的转矩-转速特性得以明显提升。     

自适应遗传算法在防爆型高能量密度电机优化设计中的应用

介绍了对自适应遗传算法的改进及其对一种新型的电机进行优化设计的应用,重点介绍了遗传算法的各种参数在电机优化技术中的影响,实例表明,这些改进方法是成功和有效的.     

基于多岛遗传算法与响应面法的横向磁通感应加热装置参数优化设计

对金属带材进行横向磁通感应加热（TFIH）时,通常会存在加热温度分布不均匀以及加热温度偏离目标值两个问题。该文研究了加热器结构参数与电源参数对45号钢带材回火热处理温度的影响,并对两种参数分别进行优化,使带材在加热器出口处的平均温度达到目标值600℃,同时获得均匀的温度分布。采用Morris法对加热器结构参数进行全局灵敏度分析,选取显著影响相对不均匀度的参数并建立径向基函数（RBF）神经网络预测模型。使用多岛遗传算法（MIGA）对筛选的结构参数进行优化,初步获得均匀的温度分布。最后以降低温度分布的相对不均匀度和达到理想平均温度为目标,在优化后的加热器结构基础上使用响应面法（RSM）优化电源参数,实现多目标优化设计。仿真验证结果表明,45号钢带材在加热器出口处的平均温度为600.06℃、相对不均匀度为2.36%,满足45号钢回火热处理的要求。     

基于响应面理论的高拱坝模型修正损伤识别研究北大核心CSCD

本文以二滩拱坝为工程背景,利用基于响应面理论的模型修正方法进行了结构损伤识别分析。分析过程中,将坝体合理分成若干子区域,以子区域的弹性模量折减来指示损伤,根据坝面节点灵敏度及响应面精度选择合理的测点。建立合适的响应面模型来反映坝体的动力特性与损伤变量之间的非线性关系,最后采用遗传算法进行优化计算。响应面方法的引入避免了损伤识别过程中反复调用有限元计算程序,提高了计算效率;同时提出基于坝体多次测量数据下的损伤识别方法,以提高算法的抗噪性。数值计算结果表明,本文提出的方法能有效应用于高拱坝损伤识别。     

基于参数灵敏度的永磁辅助同步磁阻电机优化设计

提出一种基于参数灵敏度分析的转矩分离快速优化设计方法.建立永磁同步磁阻电机的参数化模型,采用多参数灵敏度分析方法,选出对电机优化目标影响较大的关键参数,通过构建响应面模型,选出最优结构尺寸参数.有限元验证了该方法的有效性,为该类复杂结构的永磁电机提供了一种快速设计优化方法.     

聚磁式永磁轮毂电机多目标优化设计

集成二级行星减速器轮毂驱动系统对电机电磁和力学性能提出了更苛刻需求。为进一步提升永磁轮毂电机转矩密度和弱磁范围,提出一种聚磁式永磁轮毂电机拓扑结构,分析转子关键参数对转矩密度、弱磁能力和转子强度的影响规律,确定电机初始优化目标;进一步利用有限元及响应面法构建输出转矩、特征电流及转子应力的代理优化模型,并利用改进布谷鸟算法进行多目标优化设计;对比分析优化前后电机电磁和机械性能。最后,试制75 kW聚磁式永磁轮毂电机,试验结果验证所提多目标优化算法的可行性和有效性。     

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。     

基于响应面法的接触网系统参数优化研究

首先建立弓网仿真模型,在单因素试验基础上选取对弓网系统性能影响较大的接触网系统参数。然后根据中心组合试验设计原理,采用三因素三水平的响应面分析法,得出接触网系统参数的二次回归方程。最后根据方差分析得到各因素对弓网系统性能影响大小顺序,由响应面的三维图和等高线推测出使得弓网动力性能最佳的接触网参数。试验结果显示,响应面法比单因素法得到的结果更优,采用响应面法对接触网参数进行优化合理可行。