机床与液压

作者：刘喆，庄建军

单位：南京信息工程大学工程训练中心；南京信息工程大学工程训练中心

关键词：磁通切换永磁电机;有限元分析;代理模型;分层策略;多目标优化方法

针对现有电机输出转矩不足的问题，提出一种新型分裂齿磁通切换永磁电机。通过分裂定子齿设计，有效丰富了气隙磁场谐波，从而显著提升了电机转矩密度。在理论分析电机拓扑结构和工作原理的基础上，利用有限元分析法研究不同转子极数对电机性能的影响，确定了12槽14极的电机结构作为进一步分析和优化的对象。为探究设计参数对电机性能的影响，分析不同结构参数下的输出转矩和转矩脉动特性，并计算各参数的敏感度。同时，针对传统优化方法耗时且易陷入局部最优的问题，提出一种基于代理模型的分层多目标优化方法。采用归一化超拉丁立法生成高敏感度参数的输入样本，并通过有限元仿真得到输出结果，构建代理模型并与多目标遗传算法结合，优化高敏感度参数；对低敏感度参数进行参数扫描，最终确定电机参数。优化结果表明：优化后的反电动势谐波得到了明显降低，仅有少量的5次和7次谐波存在，正弦度得到了明显提升；电机输出转矩平均值约为13.2 N·m，较优化前提升约6%；转矩脉动约为5.2%，较优化前略有提升，但仍然可以输出稳定的转矩。该方法不仅耗时更短，还能获得更优的电机结构参数组合，使电机具备高转矩和高效率的特点。

来源：2026年第4期

《机床与液压》期刊编辑部

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