基于全局优化算法MVO的永磁同步直线电机的优化设计

发布时间：2021-02-12 18:08

　　随着国民经济的发展,伺服设备正在向精密、高速、复合、智能和环保的方向发展,而中国在这一方面仍然处于一个较为落后的水平阶段,因此,在中国制造2025计划中,对智能制造装配业提出了较高的要求,超精密加工及超高速加工在智能装配领域中取得了越来越多的关注。由于直线电机将电能直接转换为直线运动,取消了传统的从旋转电机到工作台之间的一切机械传动环节,具有高速、高精和“零传动”特性,因此直线电机在高端数控设备拥有广阔的前景,可以代表着未来的发展趋势。本文利用传统的电机设计方法结合磁路法对电机性能进行核算,得到初步符合设计目标的电机尺寸,并通过有限元模型验证电机的相关性能,得到电机磁阻力的特性,为电机优化奠定了基础。为了寻找合适的电机优化方法,本文首先引入了麦克斯韦张量法,得到了与电机磁阻力相关的电机结构参数,选择齿部宽度、动子齿部偏心、永磁体宽度、端部齿高和端部齿宽作为电机优化参数变量,以电机水平方向平均推力和推力脉动幅值作为优化目标,结合田口优化算法,得到优化参数对优化目标的影响关系。并根据优化参数的比重关系,得到电机设计的局部最优组合。同时,为了得到全局的最优解,创新性地引入全局优化算法MVO（... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内发展现状
    1.3 永磁同步直线电机的研究热点和难题
        1.3.1 主要研究方法
        1.3.2 磁阻力的研究现状
    1.4 本文主要工作
第二章 永磁同步直线电机的结构与建模
    2.1 永磁同步直线电机的结构
        2.1.1 直线电机的结构
        2.1.2 永磁同步直线电机的优缺点
        2.1.3 直线电机分类
    2.2 永磁同步直线电机的运行原理
    2.3 永磁直线电机磁场分析
        2.3.1 磁场的分析基础
        2.3.2 气隙磁场的解析
    2.4 本章小结
第三章 永磁同步直线电机的电磁设计过程
    3.1 永磁电机电磁设计过程
        3.1.1 电机的主要尺寸计算
        3.1.2 选择气隙长度与永磁体尺寸计算
        3.1.3 铁心尺寸及绕组参数计算
    3.2 有限元验证
    3.3 本章小结
第四章 基于田口法的永磁直线电机优化设计
    4.1 永磁同步直线电机的磁阻力分析
    4.2 永磁同步直线电机的磁阻力主要影响因素分析
    4.3 田口法简介
        4.3.1 田口方法起源及其发展
        4.3.2 田口法应用于电机设计实现过程
    4.4 田口实验设计
    4.5 本章小结
第五章 基于MVO的永磁直线电机电磁优化设计
    5.1 电机优化设计问题
    5.2 MVO方法介绍
    5.3 MVO永磁同步直线电机优化
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MVO的表贴式Halbach永磁同步电机优化设计[J]. 胡致远,杨向宇,赵世伟,裴云庆,曹江华.  微电机. 2019(01)
[2]非对称V型内置式永磁同步电机的多目标优化设计[J]. 刘国海,王艳阳,陈前.  电工技术学报. 2018(S2)
[3]飞轮储能用磁悬浮开关磁阻电机多目标优化设计[J]. 孙玉坤,张宾宾,袁野.  电机与控制应用. 2018(10)
[4]外转子永磁同步电机优化设计与分析[J]. 谢哲栋,卢琴芬.  微电机. 2018(09)
[5]基于Taguchi法的表面式永磁同步电机多目标优化[J]. 李建军,黄开胜,武宁,黄渠.  微特电机. 2018(07)
[6]计及齿槽极间隔断Halbach型磁钢的PMSM气隙磁场解析分析[J]. 范坚坚,吴建华.  中国电机工程学报. 2010(12)
[7]极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机多目标优化设计[J]. 范坚坚,吴建华,沈磊,赵鹏.  电工技术学报. 2009(09)
[8]极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法[J]. 杨玉波,王秀和,丁婷婷,张鑫,张冉,朱常青.  中国电机工程学报. 2007(06)
[9]直线电机伺服系统精密数字控制方法研究[J]. 黄世涛,冯之敬.  组合机床与自动化加工技术. 2006(09)
[10]高速高精度运动轨迹控制方案[J]. 江卫华,文小玲.  组合机床与自动化加工技术. 2006(09)

博士论文
[1]分段式Halbach阵列永磁同步电机磁场分析及稳健性优化设计[D]. 乔照威.天津大学 2012



本文编号：3031254