基于重心邻域算法的无铁心永磁同步直线电机优化设计研究

引入重心邻域算法(gravity neighborhood center algorithm,GNCA),以解决无铁心永磁同步直线电机(permanent magnet permanent magnet synchronous linearmotor,PMSLM)多目标优化设计问题。针对应用于微秒激光雕刻机中的PMSLM,采用等效磁化强度法,分析气隙磁密、感应电动势谐波畸变率、推力、推力波动的解析表达式,将永磁体、极距、气隙等结构参数作为变量,以平均推力保持不变,谐波畸变率及推力波动率最小作为优化目标。采用重心邻域算法,根据全局最优值与目标函数重心的邻域关系,通过对"重心"的快速精准定位,获得最优的电机结构参数,实现电机的最佳运行性能。GNCA得到的电机优化结果与设计目标具有良好的一致性,有限元仿真分析与样机测试验证了所提方法的正确性和有效性。