永磁驱动器偏心磁极的优化设计.pdf

第３５卷第８期 东 北 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．８ ２０１４年 ８月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ａｕｇ．２０１４ 　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－３０２６．２０１４．０８．００４ 永磁驱动器偏心磁极的优化设计 石松宁，王大志，时统宇 （东北大学 信息科学与工程学院，辽宁 沈阳　１１０８１９） 摘　　　要：设计了一种具有偏心磁极结构的永磁驱动器，采用三维有限元仿真建立样本空间，构建具有偏 心磁极结构的永磁驱动器的最小二乘支持向量机非线性回归模型；基于该模型，选择涡流损耗最小且输出转 矩最大为优化目标，利用粒子群优化算法对其结构进行优化，得出最优结构参数组合．有限元仿真实验对比改 进前后永磁驱动器的径向磁通密度和涡流密度分布的结果，验证了最小二乘支持向量机和粒子群算法的参 数优化方法是可行的，改进的偏心磁极结构优化了永磁驱动器的涡流路径，提高了永磁驱动器的传动转矩，进 一步提高了系统的工作效率． 关　键　词：永磁驱动器；有限元方法；最小二乘支持向量机；粒子群算法；优化设计 中图分类号：ＴＰ２１５　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００５－３０２６（２０１４）０８－１０７８－０５ ＯｐｔｉｍａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＥｃｃｅｎｔｒｉｃＭａｇｎｅｔｉｃＰｏｌｅｆｏｒＰｅｒｍａｎｎｅｎｔ ＭａｇｎｅｔＤｒｉｖｅ　 ＳＨＩＳｏｎｇｎｉｎｇ，ＷＡＮＧＤａｚｈｉ，ＳＨＩＴｏｎｇｙｕ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９，Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：ＳＨＩＳｏｎｇｎｉｎｇ，Ｅｍａｉｌ：ｎｉｎｇ＿ｗｏｒｌｄ＠１２６．ｃｏｍ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｄｒｉｖｅ（ＰＭＤ）ｗｉｔｈｅｃｃｅｎｔｒｉｃｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓｐａｃｅｗａｓｂｕｉｌｔｂｙ３Ｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄａｎｏｎｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅ ＰＭＤｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅ（ＬＳＳＶＭ）．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｍｉｎｉｍａｌｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓａｎｄｍａｘｉｍａｌｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｏｐｔｉｍａｌ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ．ＴｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅＰＭＤ ｗｅｒｅｔｈｅｎｄｅｒｉｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＰＳＯ）ｓｅａｒｃｈｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎ ＬＳＳＶＭａｎｄＰＳＯａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｓｆｅａｓｉｂｌｅｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｒａｄｉａｌｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｘａｎｄｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＰＭＤｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｏｎｅ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌｅｏｐｔｉｍｉｚｅｓｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｐａｔｈａｎｄｒｅｄｕｃｅｓｓｔｒａｙｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｈｕｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅ ｗｏｒｋｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｄｒｉｖｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒ ｍａｃｈｉｎｅ；ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ 　　随着高性能永磁材料的问世，以及磁力传动 确计算还有待继续深入研究．一些优秀的学术团 技术的不断完善，永磁驱动器（ＰＭＤ）作为一种新 队