【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電機的智能制造，具體涉及一種智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法及系統。
技術介紹
1、永磁電機的自動優化是一個復雜的過程，利用先進的軟件和算法來增強電動機的設計，最大限度地提高其效率和性能。其主要目標是調整電機的幾何形狀及其他可能的參數，以實現最佳性能指標，如扭矩密度、功率密度、效率等，同時減輕重量、降低成本影響。這種方法基于一個原則：即使對電機的幾何形狀進行微小調整，也可以顯著提高性能。在追求更高效、功率密度更高、成本效益更高的電機方面，智能形狀優化發揮著至關重要的作用。與有經驗的電機設計工程師不同，優化算法可以在幾小時內快速評估數百甚至數千種設計本體，而人工評估這些設計本體則可能需要數周或數月的時間。電機設計性能的提高是通過優化算法每次迭代中逐步細化設計候選方案來實現的。傳統的電機優化方法通常要求用戶定義每個設計變量的精確范圍，這需要對電機的幾何結構進行一些初步研究，以確定設計變量的足夠邊界。過于狹窄的范圍會增加尋優的風險，而過于寬泛的范圍則會導致廣泛的搜索，并由于搜索空間過大而可能忽略最佳設計。過寬的優化變量范圍還會導致大量設計具有相互干涉的幾何尺寸等問題。通常要求用戶定義每個設計變量的精確范圍，這需要對電機的幾何結構進行一些初步研究，以確定設計變量的足夠邊界，現在是全局考慮分析幾何結構參數且考慮大范圍的設計變量。但是，現有方法存在優化空間狹窄、提升電機性能能力不足等技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種智
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，包括下述步驟：
4、s1，根據永磁同步電機的轉子結構的幾何參數建立初始的拉丁超立方體設計樣本；
5、s2，判斷根據當前的拉丁超立方體設計樣本構建的電機模型是否存在干涉，所述干涉是指外邊界相交，如果存在干涉則重新建立拉丁超立方體設計樣本并跳轉重新執行步驟s2；否則跳轉步驟s3；
6、s3，進行并行電機電磁有限元計算電機模型的各個性能指標；
7、s4，判斷電機模型的性能指標是否均滿足設計目標，如果均滿足設計目標，則根據當前的拉丁超立方體設計樣本導出最優的電機模型，結束并退出；否則跳轉步驟s5；
8、s5，為計算電機模型的性能指標使用的目標函數建立高斯過程模型；
9、s6，結合高斯過程模型，利用多目標優化算法生成候選解集；
10、s7，選擇下一個采樣點，更新拉丁超立方體設計樣本，跳轉步驟s3。
11、可選地，步驟s1中永磁同步電機的轉子結構的幾何參數包括永磁體高 h，永磁體寬 w，永磁體充磁角度 θmag，電流負載角度 θ，v字形磁極中兩個永磁體之間的間隙 wb，v字形磁極中兩個永磁體內側端部四邊形結構靠定子側窄邊的長度 wp，v字形磁極中兩個永磁體外側端部四邊形結構靠定子側窄邊的長度 wo，v字形磁極中兩個永磁體外側端部四邊形結構的外側間隙寬度 wi，以及v字形磁極中兩個永磁體的邊緣間隙寬度 wr。
12、可選地，步驟s1中初始的拉丁超立方體設計樣本的函數表達式為：
13、，
14、上式中，為初始的拉丁超立方體設計樣本，～為永磁同步電機的轉子結構的第1～n個幾何參數。
15、可選地，步驟s3中電機模型的性能指標包括電機模型的永磁體體積、平均扭矩、轉矩脈動、電機效率、電機重量中的部分或全部。
16、可選地，步驟s5中為計算電機模型的性能指標使用的目標函數建立高斯過程模型包括：為計算電機模型的性能指標使用的每一個目標函數根據下式進行高斯過程回歸得到高斯過程模型以及對應的均值函數和協方差函數：
17、，
18、上式中，為第j個目標函數，為第j個目標函數的高斯過程模型，為第j個目標函數對應的均值函數，為第j個目標函數對應的協方差函數。
19、可選地，步驟s6中結合高斯過程模型利用多目標優化算法生成候選解集包括利用各個目標函數的高斯過程模型中的采樣函數，根據下式采用多目標優化算法nsga-ii生成候選解集：
20、，
21、上式中，為候選解集，～分別為帕累托前沿上的第1～p個點， p為候選解集中解的索引，表示多目標優化算法nsga-ii，～分別為第1～m個目標函數的高斯過程模型中的采樣函數，m為目標函數數量。
22、可選地，步驟s7包括：
23、s7.1，根據下式選擇能帶來最大超體積增量的點作為下一個采樣點：
24、
25、上式中，為下一個采樣點，為帕累托前沿上的第k個點，為候選解集，為的超體積增量，且有：
26、，
27、上式中，為超體積函數，是當前的數據集對應的帕累托前沿，為合并操作，為參考點；
28、s7.2，根據下式更新樣本數據集；
29、，
30、，
31、上式中，為更新后的拉丁超立方體設計樣本，為當前的拉丁超立方體設計樣本，為下一個采樣點，為更新后的第j個目標函數的目標值，為第j個目標函數的目標值，為第j個目標函數基于下一個采樣點的計算結果，m為目標函數數量；跳轉步驟s3。
32、此外，本專利技術還提供一種智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的系統，包括相互連接的微處理器和存儲器，所述微處理器被編程或配置以執行所述智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法。
33、此外，本專利技術還提供一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序或指令，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行所述智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法。
34、此外，本專利技術還提供一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行所述智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法。
35、和現有技術相比，本專利技術主要具有下述優點：本專利技術包括根據永磁同步電機的轉子結構的幾何參數建立初始的拉丁超立方體設計樣本；判斷根據當前的拉丁超立方體設計樣本構建的電機模型是否存在干涉，如果存在干涉則重新建立拉丁超立方體設計樣本；進行并行電機電磁有限元計算電機模型的各個性能指標；判斷電機模型的性能指標是否均滿足設計目標，如果均滿足設計目標，則根據當前的拉丁超立方體設計樣本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.根據權利要求1所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟S1中永磁同步電機的轉子結構的幾何參數包括永磁體高H，永磁體寬W，永磁體充磁角度θmag，電流負載角度θ，V字形磁極中兩個永磁體之間的間隙Wb，V字形磁極中兩個永磁體內側端部四邊形結構靠定子側窄邊的長度Wp，V字形磁極中兩個永磁體外側端部四邊形結構靠定子側窄邊的長度Wo，V字形磁極中兩個永磁體外側端部四邊形結構的外側間隙寬度Wi，以及V字形磁極中兩個永磁體的邊緣間隙寬度Wr。
3.根據權利要求1所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟S1中初始的拉丁超立方體設計樣本的函數表達式為：
4.根據權利要求1所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟S3中電機模型的性能指標包括電機模型的永磁體體積、平均扭矩、轉矩脈動、電機效率、電機重量中的部分或全部。
5.根據權利要求1所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟S5中為計算電
6.根據權利要求5所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟S6中結合高斯過程模型利用多目標優化算法生成候選解集包括利用各個目標函數的高斯過程模型中的采樣函數，根據下式采用多目標優化算法NSGA-II生成候選解集：
7.根據權利要求6所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟S7包括：
8.一種智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的系統，包括相互連接的微處理器和存儲器，其特征在于，所述微處理器被編程或配置以執行權利要求1～7中任意一項所述智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法。
9.一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行權利要求1～7中任意一項所述智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法。
10.一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行權利要求1～7中任意一項所述智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.根據權利要求1所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟s1中永磁同步電機的轉子結構的幾何參數包括永磁體高h，永磁體寬w，永磁體充磁角度θmag，電流負載角度θ，v字形磁極中兩個永磁體之間的間隙wb，v字形磁極中兩個永磁體內側端部四邊形結構靠定子側窄邊的長度wp，v字形磁極中兩個永磁體外側端部四邊形結構靠定子側窄邊的長度wo，v字形磁極中兩個永磁體外側端部四邊形結構的外側間隙寬度wi，以及v字形磁極中兩個永磁體的邊緣間隙寬度wr。
3.根據權利要求1所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟s1中初始的拉丁超立方體設計樣本的函數表達式為：
4.根據權利要求1所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟s3中電機模型的性能指標包括電機模型的永磁體體積、平均扭矩、轉矩脈動、電機效率、電機重量中的部分或全部。
5.根據權利要求1所述的智能形狀優化永磁同步電機轉子結構的方法，其特征在于，步驟s5中為計算電機模型的性能指標使用的目標函數建立高斯過程模型包括：為計算電機模型...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李宇，萬琴，劉婷，林國漢，吳公平，羅成偉，
申請(專利權)人：湖南工程學院，
類型：發明
國別省市：
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