磁悬浮开关磁阻电机建模与参数优化设计

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1、第15卷第4期电机与控制学报Vol.15No.42011年4月ELECTRICMACHINESANDCONTROLApr．2011磁悬浮开关磁阻电机建模与参数优化设计项倩雯，孙玉坤，张新华(江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013)摘要:针对磁悬浮开关磁阻电机参数设计问题，提出一种基于最小二乘支持向量机与粒子群优化算法的电机结构参数优化设计方法。采用三维有限元仿真建立样本空间，构建悬浮力、电磁转矩与绕组间互感的最小二乘支持向量机非参数模型;并基于该非参数模型，选择满足额定电磁转矩为约束条件，悬浮力最大且绕组间互感最小为优化目标，

2、采用粒子群优化算法获取电机的最优结构参数。仿真结果表明:最小二乘支持向量机非参数模型精确度高，采用该优化设计方法设计的磁悬浮开关磁阻电机具有悬浮承载力强、耦合小、易于控制的优点，并且该优化设计方法算法简单、操作方便。关键词:磁悬浮开关磁阻电机;最小二乘支持向量机;粒子群算法;非参数建模;优化设计中图分类号:TM352;TM153文献标志码:A文章编号:1007－449X(2011)04－0074－06Modelingandparametersoptimaldesignofbearinglessswitchedreluctancemot

3、orXIANGQian-wen，SUNYu-kun，ZHANGXin-hua(ElectronicandInformationEngineeringCollege，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)Abstract:Fortheparametersdesignofbearinglessswitchedreluctancemotor(BSRM)，astructurepa-rameters’optimaldesignmethodwasproposedbasedontheleastsquares

4、supportvectormachine(LSS-VM)andtheparticleswarmoptimization(PSO)．Itobtainedsamplespaceby3Dfiniteelementsimula-tionandthenbuiltLSSVMnonparametricmodelsofradiallevitationforce，torqueandmutualinductance．Basedonthesemodels，itchoseratedtorquereachedasconstraintcondition，ands

5、electedmaximalradiallevitationforce，minimalmutualinductanceasoptimalobjective．Andthen，theoptimalparametersofBSRMwereobtainedbyPSOsearching．ThesimulationresultsprovethattheLSSVMnonparametricmod-elshavehighaccuracyandtheoptimizedmotorhasstrongsuspensionbearingcapacity，wea

6、kcoupling，andsimplecontrolbysimpleandhandyarithmetic．Keywords:bearinglessswitchedreluctancemotors;leastsquaressupportvectormachine;particleswarmoptimization;nonparametricmodeling;optimaldesign但是高速、超高速电机的突出问题是机械磨损问题。0引言机械摩擦不仅增加了转子的摩擦阻力，降低轴承寿开关磁阻电机具有超高速、低功耗运行的特点，命，还产生振动与噪

7、声，且会使部件发热，润滑性能收稿日期:2010－09－12基金项目:国家自然科学基金(61074019，60774044)作者简介:项倩雯(1982—)，女，博士研究生，讲师，研究方向为磁悬浮开关磁阻电机设计;孙玉坤(1958—)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为磁悬浮电机的控制与应用;张新华(1973—)，男，博士研究生，讲师，研究方向为电机调速。第4期项倩雯等:磁悬浮开关磁阻电机建模与参数优化设计75变差，绕组发热，温升增大，从而导致电机性能变差，y轴正向磁密增强降低运行效率。针对这些问题，有学者将磁悬浮轴承与开关磁阻电机技

8、术有机结合，提出了磁悬浮开转子受到的关磁阻电机(BSRM)的概念，解决了开关磁阻电机悬浮力F轴承磨损、振动、噪声、临界转速和输出功率难以提［1－3］高等难题，可实现超高速、大功率运行。y文献［2］分析了BSRM的运行机理