李祎博, 封海潮, 汪旭东, 许孝卓, 鲁建锋

(河南理工大学 电气工程与自动化学院,河南 焦作 454000)

0 引 言

近年来,随着智能制造的不断升级发展,对驱动装置提出了更高的要求,传统的单自由度电机已不能满足工业生产和生活的需要[1]。两自由度直驱感应电机(two-degree-of-freedom direct drive induction motor,2DoFDDIM)是一种新型的可以做直线、旋转以及由两种运动复合而成的螺旋运动的电机[2]。其定子部分整体为圆筒形,由旋转和直线两部分弧形定子沿周向扣合而成,转子部分采用实心转子结构[3]。由于实心转子结构的特殊性,在电机运行的过程中涡流和磁通集中分布在转子表面,增大了转子表面的电阻和附加损耗,导致实心转子出力较小,效率和功率因数偏低[4,5]。

在对电机结构进行优化设计时,通常选取电机的某一结构参数作为优化变量,对所选参数选取不同水平值进行分析,得到最优的参数水平值。采取单一变量的优化方法忽略了不同参数间的相互影响,难以得到最优的参数组合,实现电机性能的最优设计[6,7]。

为了实现对电机性能的多目标优化,国内外学者做了大量的研究[8～11]。其中，遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等都是全局优化设计算法,具体目标函数的建立较为复杂,求解耗时较长,很难实现电机最优结构参数组合的快速搜寻[12]；田口法是由日本田口玄一博士提出的结合正交实验和信噪比技术建立的一种优化设计算法,因其具有以最少的实验次数来实现对最优参数组合搜寻的能力,被广泛应用于电机多目标优化设计领域[13]。……