1.一种表贴式外转子永磁电机的不等厚磁极结构优化方法,其特征在于,包括:步骤(1)确定磁极极弧系数l、磁极之间的极宽w、最小气隙长度g以及磁极的偏心距d为所需优化的永磁体结构参数;
步骤(2)选取电机气隙磁密、齿槽转矩以及气隙磁密谐波畸变率最小为电机的优化目标;
步骤(3)采样多阶段抽样法,确定四个优化参数的取值范围;
对多阶段抽样法进行改进,包括:
(3.1)根据选取的优化参数,将其分为3层进行取样,第一阶段为相互独立的四参数层;根据四个参数之间的关联性,将第二阶段分为两两组合采样层;第三阶段为l-w-g-d组合采样层;
(3.2)根据第一阶段的采样数据,采用随机抽样的方法,计算出样品所对应的气隙磁密、齿槽转矩以及气隙磁密谐波畸变率,判断电机性能;
(3.3)通过优劣分析,选用第一阶段较优的样品,作为第二阶段两两组合的采样数据,对数据进行随机抽样,计算出样品所对应的气隙磁密、齿槽转矩以及气隙磁密谐波畸变率,判断电机性能;
(3.4)通过优劣分析,选用第二阶段较优的样品,作为第三阶段的采样数据;根据步骤(3.1)(3.2)(3.3)所确定的四个优化参数的范围,采用排列组合的方式对l-w-g-d进行排列组合,计算出样品所对应的气隙磁密、齿槽转矩以及气隙磁密谐波畸变率,分析电机性能优劣,确定最终的参数范围;
(3.5)在判断电机性能时,采用CRITIC权重法,对电机性能做出更为精准的判断;
步骤(4)采用Central Composite Design(CCD)构建电机气隙磁密、齿槽转矩以及气隙磁密谐波畸变率的电机的响应面模型;
步骤(5)设计改进的多目标浣熊优化算法,利用改进的多目标浣熊优化算法对四个优化参数进行多目标寻优;所述改进的多目标浣熊优化算法采用Chebyshev混沌映射对种群进行初始化,在开发阶段,通过混沌算法与浣熊算法相结合更新新位置。
2.根据权利要求1所述的一种表贴式外转子永磁电机的不等厚磁极结构优化方法,其特征在于,所述改进的多目标浣熊优化算法对四个优化参数进行多目标寻优,其目标函数为:根据外转子永磁电机性能的要求,以及气隙磁密、齿槽转矩以及气隙磁密谐波畸变率之间的非线性关系,采用改进的理想点法来对目标函数进行设计:其中,fhx(x)为优化浣熊算法的目标函数,wi为优化目标所对应的权重,Qij为实测值,Qja为优化目标的设计最优值,Qjb为优化目标的设计最劣值,当目标函数接近所设计最优值时,fhx(x)越小。
3.根据权利要求2所述的一种表贴式外转子永磁电机的不等厚磁极结构优化方法,其特征在于,所述改进的多目标浣熊优化算法具体过程如下:(4.1)采用改进的Chebyshev混沌映射对种群进行初始化;改进的Chebyshev混沌映射数学描述为:Xi,j+1=1-2k1(cos(2k2arccosxi,j))2Xi=lb+(ub-lb)xi
其中,Xi,j+1为第i只浣熊第j+1维位置;K1、K2为常数,可调整其取值来改变混沌映射效果,xi为第i只浣熊位置;ub,lb为搜索空间上、下限值;
(4.2)在开发阶段,浣熊会根据当前最优值来更新新位置,通过混沌算法与浣熊算法相结合,开发阶段浣熊位置更新描述为:vi,j=Vmin+r(x)·(Vmax-Vmin),Vmin≤vi,j≤Vmaxxi,j=Xmin+r(x)·(Xmax-Xmin),Xmin≤xi,j≤Xmax其中,xij为第i只浣熊在k次迭代下的位置;Xmax为最大边界浣熊位置;Xmin为最小边界浣熊位置;Vij为第i个浣熊在k次迭代下的速度;Vmax为最大边界浣熊速度;Vmin为最小边界浣熊速度;r(x)为[0,1]内随机值的函数;
(4.3)当浣熊算法得到局部最优位置解后,首先将其映射为混沌变量:引入映射f(x)来保证浣熊所搜寻位置的多样性,防止算法在进行寻优时陷入局部最优:f=λ·ζ1(1-ζ1)
其中,λ为控制参数;ζ1为[0,1]内的随机数;使用f对混沌变量进行映射,将得到的混沌序列进行反推,最终得到其原解空间:Ck'=(C1'、C2'、…Ck')。