金永星 王爱元 孙健

摘要：利用粒子群优化算法对影响永磁同步电机损耗的四个主要参量（磁极厚度、气隙长度、槽口宽度、槽深）进行优化，再利用有限元软件进行损耗分析。

关键词：永磁同步电机；粒子群算法；损耗

随着资源的日益短缺，各个领域对电机节能的要求逐渐提高。[1]文献[2]对分析了槽口宽度、气隙长度与涡流损耗的关系。文献[3]证明适当缩短电机定子槽深，有效的降低铁耗。此外磁极厚度也是影响永磁同步电机损耗的因素。本文从这些参量出发进行优化分析。

1 参数优化

1.1 电机模型

本文以4极24槽的小功率PMSM作为研究对象，额定功率为0.55KW，额定转速为1500rpm，部分电机参数：定子铁心外径120mm，磁极厚度3.5mm、转子外径74mm、极弧系数0.7mm。

1.2 利用正交试验法选取建模样本数据

目标函数为电机总损耗。其中每个参数变量取5个水平值，则总的实验点共有625个。实验中的四个因素取值范围分别为：槽口宽度2～4.5mm，槽深4～8mm，气隙长度0.5～12mm，磁极厚度1.5～4mm。根据因素和水平选取的个数则选取L25（56）的正交实验表。

1.3 响应曲面法建立回归方程

响应曲面设计方法（Response Surface Methodology，RSM），是利用合理的试验设计方法并通过实验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系。

本文永磁同步电机的响应曲面模型考慮了交互效应和二次效应，故采用二阶模型去逼近：

y（x）=β0+Σki=1βixi+Σki=1βiix2+Σki

1.4 粒子群优化算法

假设在一个D维的目标搜索空间中，有m个粒子组成一个群体，其中第m个粒子的当前空间位置为xi= （xi1，xi2，…，xid） ，每一个粒子的位置就是一个潜在的解。……