异步电机的优化设计新方法

现有的对电机优化设计方法的研究主要是采用新的数值算法或对原有数值算法进行改进 ,而没有从电机设计公式本身出发做过研究。为了使现有的优化数值算法都能不经修改就应用到电机设计实践中 ,基于新的电机尺寸设计公式 ,提出了一种新的优化设计策略 ,对自变量进行了适当选取 ,解决了传统优化设计中需要考虑的离散变量问题 ,使全局收敛的可能性大大提高。对两个算例的优化计算表明 ,该方法是一种有效的优化设计方法 ,适用于各种优化算法的研究。     

遗传算法在电机系列优化设计中的应用研究

电机的系列优化是一处复杂的有约束,非线性,混合离散多目标规划问题。文章在传统遗传算法的基础上,对算法进行了改进,使之适用于电机系列优化设计,并且把该算法应用于Ｙ系列电机的系列优化设计中,优化设计结果表明这种算法效果是比较理想的。     

三相异步电动机变参数仿真模型

应用交流电机统一理论，在异步电动机线性化仿真模型的基础上，考虑挤流效应对参数的影响以及主漏磁路的饱和对电抗的影响，建立了变参数仿真模型，并对三相异步电动机的起动过程进行了仿真计算。     

电容运转式单相电机的网络分析方法

以回路电流法为基础，借助于网络图论，建立了单相异步电机的网络方程。所用网络分析方法适用于定子绕组为任意连接方式的单相电机。由于主要的计算公式以矩阵形式表示，因此这一方法便于计算机编程。对于单相电机定子绕组的不同连接方式，只需在输入文件中改动有关矩阵的行数与列数及其中的元素，而无需改动主程序。以电容运转式单相电机为例，用网络分析法计算了该电机的某些性能指标，计算结果与实验结果相吻合，表明了分析方法的正确性。     

变频调速谐波电流与谐波转矩初步分析

分析ＰＷＭ供电时电机内部时－空磁场变化特点，计算出谐波电流、谐波转矩和电机损耗，提出有效抑制谐波电流、谐波转矩和电机损耗的方法，为指导ＰＷＭ的生成、适当改变传统电机结构提供了充分依据。     

中小型异步电机定子固有频率的近似计算

给出了两种计算中小型异步电机定子固有频率的近似方法，首先把电机定子简化成平面问题，采用二维有限元程序进行计算，然后又给 套用以估算的近似计算公式，利用两种方法了一些实例，为了检查两种方法的可靠性，利用三有限元程序对部分实便做了考核计算，计算结果表明，这里的二维有限元法和近似公式的计算结果均与三有限元法和实测试验的结果吻合得较好。     

大型鼠笼异步机起动性能的计算

采用二维涡流场有限元法计算小型异步电动机起动电流及转矩，已可满足工程要求，但对于大型电机，由于转子端部结构复杂，端部漏阻抗计算值不准确，使起动电流及起动转矩计算误差较大。直接计算三线电磁场，变量过多，费用太大，不易为工厂接受。为此作者提出一种新的二、三维结合的简化模型。它可分离出端部漏阻抗，代入考虑定、转子铁心非线性的二维涡流场程序进行计算，可获得误差小于１０％的计算精度，而机时与内存比直接三维场的计算少得多。对两台电机进行了实际计算，与实测值比较，精度较高。文中还对转子温度对起动参数的影响作了分析计算。     

两种基于不变损耗和可变损耗的异步电机能效计算方法比较

用两种基于不变损耗和可变损耗的异步电机能效计算方法，分别结合两种形式定义的负载率进行电机能效分析，选取高、低压电机作为计算实例，并与基于电机5项损耗的能效分析方法作比较.计算结果表明：当电机负载率较高时，用本文方法及分别与两种形式的负载率结合的计算结果非常接近.     

联合控制策略与多物理域有限元仿真的异步电机软启动瞬态振动分析

为抑制异步电机软启动过程因电磁力所致的瞬态振动,提出了一种联合控制策略与多物理域有限元仿真的电机瞬态振动分析方法。构建了电机软启动过程的电磁力解析模型,用于定性分析低阶电磁力波频率和幅值在启动过程中的变化规律。以直流换流站的主泵电机为研究对象,考虑电机输入和负载之间的耦合影响,建立其软启动过程的仿真模型,为后续的电磁力分析提供初始条件;基于准稳态假设将电机软启动过程看作是多个离散的准稳态工况点的集合;采用二维电磁有限元计算每个准稳态工况点的瞬态磁场,对所有准稳态下的电磁力插值拟合以获取整个启动过程的电磁力,作为振动仿真的激励;通过三维完全法瞬态动力学计算随时空变化的瞬态电磁力所引起的结构振动响应。仿真结果在时域波形和频域成分两方面均与现场实测振动信号较好地吻合,该方法可为分析各型电机在非稳态工况下产生的瞬态振动提供参考。     

鼠笼异步电机启动过程工作特性与磁场分析

利有限元数值分析软件建立了1．1kW三相鼠笼异步电机二维有限元模型．对启动过程的工作特性以及电机内的磁场分布和转子电流密度分布进行了计算和分析。得到了定子电流、输出转矩随转子转速变化的关系图以及启动过程中不同时刻电机磁力线分布图和转子导条电流分布图。对电机磁场的研究结果表明：启动时刻磁力线主要集中在临近转子表面较薄的一层内。转子导条电流密度沿径向逐渐增大,有明显的集肤效应。当电机稳定运行时,磁力线较均匀地分布在定转子铁芯内部,转子导条电流密度也均匀分布。通过场分析方法对该种异步电机进行研究。为异步电机参数的计算、结构的改进、控制系统的设计以及进一步的异步电机温度场计算提供了可靠依据。     

基于两级优化-进化算法的结构优化设计研究

针对结构优化设计问题的特点，提出了两级优化－进化算法的优化策略。以一个12层框架结构的优化设计为例，测试了该优化策略的效率，与单独采用进化算法相比，该优化策略在保证优化结果精度的前提下能大幅度提高优化的效率，是一种较好的工程优化方法，虽然以多层框架结构为优化对象，但提出的优化策略完全适用于其它类型结构的优化问题。     

螺旋管簧的可靠性鲁棒设计

在可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析方法的基础上，讨论了螺旋管簧的可靠性鲁棒设计问题，提出了可靠性鲁棒设计的数值计算方法，把可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中，将可靠性鲁棒设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。     

偏转线圈优化设计中优化算法的选取及约束条件的处理

文章结合彩色显象管偏转线圈优化设计的具体情况，应用全约束方向法对优化参数所满足的约束条件进行了处理，选用分步阻尼法作为优化算法，对彩色显象管偏转线圈进行了优化设计．设计结果证明：该优化算法是有效的，约束条件的处理也是合理的．     

基于Isight的博弈多目标优化

复杂多目标优化设计中常遇到性能目标与设计变量之间不具有显式的函数关系式,难以直接运用传统优化方法进行设计计算,且多个性能目标相互耦合,设计周期长等问题。针对这些问题,本文提出了基于Isight的博弈多目标优化设计方法,在Isight优化平台下集成Solidworks软件和Ansys软件进行建模与分析,运用博弈论思想分别建立合作博弈模型和非合作博弈模型,用遗传算法对模型进行求解获得优化解,并以悬臂梁多目标优化设计进行示例说明。     

基于自适应响应面的多边形坯料形状优化设计

为了减轻设计者繁重的坯料形状试错仿真工作,对板料冲压工艺中具有很强实用价值的多边形坯料形状进行了优化设计.采用智能试验设计、移动最小二乘法、自适应优化更新方法构建响应面代理模型,优化多边形坯料形状,并开发了相应优化设计程序.以某汽车侧围内上板实际零件冲压成形为算例,进行了坯料智能设计,并对优化前后的成形效果进行比较.结果表明:优化后的坯料其成形破裂、起皱缺陷明显减少,能够获得较好的成形;文中方法可提高基于响应面代理模型的优化设计效率及精度,有助于提升模具设计智能程度,加快模具设计进程、减少生产成本.     

基于变可信度近似的设计优化关键技术综述

利用变可信度近似模型进行设计优化,可以发挥不同可信度分析模型的优势和特点,大幅减少复杂工程产品设计过程中的计算量,提高计算效率,是解决复杂工程产品设计优化计算复杂度难题的有效途径之一。分析和阐述了基于变可信度近似的设计优化方法的基本思想, 总结归纳了主要研究内容和关键技术,并对适用于变可信度近似的实验设计方法、变可信度近似模型构建方法及设计优化策略进行了综述,指出了今后的主要研究方向：结合自适应采样的变可信度近似模型实验设计,CoKriging类带有误差信息的变可信度近似模型建构,基于空间映射的变可信度近似模型建构,以及变可信度近似模型在多学科设计优化、不确定性优化等各个领域的应用。     

基于遗传算法的双圆弧齿轮传动的神经网络优化设计

针对常规设计中双圆弧齿轮体积较大的问题,在先选定螺旋角的情况下,以圆弧齿轮传动的小齿轮齿数、法面模数及齿宽为设计变量,以两圆弧齿轮的体积之和最小为目标函数,应用遗传算法设计理论,建立双圆弧齿轮传动的遗传算法优化设计的数学模型,采用神经网络对其进行优化.结果表明,应用遗传算法和神经网络相结合的方法对双圆弧齿轮传动进行优化设计,可以克服单纯用遗传算法的早熟现象和神经网络发生局部收敛的缺点,体积减少30%以上.     

永磁接触器操动机构多目标动态优化设计

针对圆柱形单稳态永磁接触器操动机构的多目标动态优化设计问题进行了研究.首先给出了操动机构的模型和工作原理,以及各个部件电磁设计方法,获得操动机构的初步设计方案.在此基础上,建立了以体积、平均合闸时间和撞击能量为多目标的最优化模型,运用自适应模拟退火算法进行多目标动态优化设计,提高其静动态综合特性.以75 A永磁接触器操动机构为具体优化对象,比较了优化前后的尺寸和优化目标,综合指标优化率为19.0%.不同气隙下的静态力特性计算与实测结果最大相对误差为7.4%,不同合闸相角时的动态特性仿真曲线均与相应实验结果吻合很好,验证了多目标优化设计模型和方法的有效性与正确性.     

电力变压器优化设计软件包的实现

鉴于电力变压器人工设计生产成本高、精度及产品质量偏低等弊端,提出一个基于计算处理技术进行电力变压器优化设计的方案,给出了电力变压器优化设计与实施的基本过程及其主要技术方法.通过VisualLISP编程方法,将设计结果放置在AutoCAD桌面设计环境中,在CAD(Computer-Aided Design)处理环境的支持下,用户可获得变压器优化设计方案.与人工设计相比,新方法设计成本、材料成本降低15%左右,精度与产品质量明显提高,并解决了一般软件包设计方案完成后需要二次完善的问题.     

基于蒙特卡罗法的轨迹再现转向机构稳健性设计

对于转向梯形机构,以转向过程的运动精度为目标函数,以主销中心距、轴距、转向梯形底角和转向梯形臂长度四个参数作为设计变量,以最小传动角及最大角度误差作为约束,建立了基于响应面方法的稳健设计数学模型. 应用具有正态分布参数的蒙特卡罗稳健设计方法,对汽车转向机构进行了优化设计. 比较了确定性优化方法与蒙特卡罗方法的设计结果. 在转向角度误差相差不大的情况下,应用蒙特卡罗方法设计的转向机构最小传动角大,系统的传递性能及运动性能好,并且当设计变量出现微小变化时,能有效保证转向系统的运动轨迹.