(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211269640.3 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 天津大学 地址 300110 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 杨志永　刘智光　董志远　曹哲　 余鹏程　 (74)专利代理 机构 天津合正知识产权代理有限 公司 12229 专利代理师 吕琦 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) H02K 15/00(2006.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 内嵌式双层切向磁极稀土永磁电机多目标 优化方法和系统 (57)摘要 本发明提出了内嵌式双层切向磁极稀土永 磁电机多目标优化方法和系统， 属于电机优化设 计领域。 计算用于衡量稀土永磁电机转矩波动能 力的转矩脉动； 通过引入权重系数建立相优化目 标方程； 通过计算灵敏度指数来评估 各设计参数 的微小变化对转矩脉动的影 响程度， 并计算综合 灵敏度指数； 根据综合灵敏度指数的大小， 将各 设计参数进行分层设计； 选取高灵敏度的多个设 计参数建立转矩脉动的响应面模 型； 采用粒子群 算法优化高灵敏度的多个设计参数， 找到设计参 数的最优解， 使得转矩脉动的响应面模型的响应 输出值符合期望目标。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115374571 A 2022.11.22 CN 115374571 A 1.一种内嵌式双层切向磁极稀土永磁电机多目标优化方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： S1、 计算用于衡量稀土永磁电机转矩波动能力的转矩脉动； S2、 通过引入权 重系数 λi建立相优化目标 方程fmin（xi） ； S3、 通过计算灵敏度指数来评估各设计参数的微小变化对转矩脉动的影响程度， 并计 算综合灵敏度指数； S4、 根据综合灵敏度指数的大小， 将各设计参数进行分层设计； S5、 选取高灵敏度的多个设计参数建立 转矩脉动的响应面模型； S6、 采用粒子群算法优化高灵敏度的多个设计参数， 找到设计参数的最优解， 使得转矩 脉动的响应面模型的响应输出值符合期望目标。 2.根据权利要求1所述的多目标优化方法， 其特征在于， 步骤S1中， 转矩脉动Tr定义如 下： ； 式中， Tmax、 Tmin分别为输出转矩的最大值与最小值， Tav为输出转矩的平均值。 3.根据权利要求1所述的多目标优化方法， 其特 征在于， 步骤S2中， 优化目标 方程表示 为： ； 式中， Tav0和Tr0分别指电机平均转矩的初始值和转矩脉动的初始值， Tav(xi)和Tr(xi)分 别代表优化过程中不同设计参数 下的电机的平均转矩和转矩脉动， λ1、 λ2为权重系数。 4.根据权利要求1所述的多目标优化方法， 其特征在于， 步骤S3中， 灵敏度指数S(xi)的 定义如下： ； 式中， xi为影响转矩脉动性能的多个设计参数， 代表当设计参数为xi时， 优 化目标的输出期望值， 为 的方差， 是优化目标的 输出方差； 引入权重系数 ， 以计算综合灵敏度指数S S （x0） ： ； 式中， 为设计参数 的灵敏度指数 的绝对值， 为各设计参数 的权重系 数， k为设 计参数的个数。 5.根据权利要求1所述的多目标优化方法， 其特征在于， 步骤S4中， 根据综合灵敏度指 数的大小， 将各设计参数进行分层设计； 当S （xi） 的值大于等于SS （x0） 时， 代表相应的设计参数对电机性能有较高的影响； 当S权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374571 A 2（xi） 的值小于S S （x0） 时， 代表相应的设计参数对电机性能的影响较小。 6.根据权利要求1所述的多目标优化方法， 其特征在于， 步骤S5中， 利用拟合建立优化 目标的响应面方程： ； 式中， M是优化目标响应输出值， k是设计参数的个数， 是回归系数， 是初始回归系 数， xi为设计参数， 为随机误差 。 7.根据权利要求1所述的多目标优化方法， 其特征在于， 步骤S6中， 粒子群算法中设计 参数的速度与位置通过 下面的公式更新： ； ； 式中， 和 分别为第i个设计参数在第t 次迭代中的速度和位置， i=1,2..., k； k为集群内设计参数数量； pbesti(t)为个体最优位置， ɡbesti(t)为全局最优位置， c1和c2 分别控制参数， r1和r2为两个独立的服从均匀分布U(0,1)的随机数， 为惯性因子 。 8.根据权利要求7所述的多目标优化 方法， 其特征在于， 惯性权重值 的动态调整公式 用下式表示： ； 依据动态调整公式更新 ， 并进行优化目标的响应输出值的收敛性判断， 若优化目标 响应输出值符合期望目标， 则停止迭代。 9.一种内嵌式双层切向磁极稀土永磁电机多目标优化系统， 用于实现权利要求1 ‑8任 意一项所述的多目标优化方法， 包括： 优化目标方程建立单元， 用于计算用于衡量稀土永磁电机转矩波动 能力的转矩脉动， 通过引入权 重系数 λi建立相优化目标 方程fmin（xi） ； 灵敏度指数建立单元， 用于通过计算灵敏度指数来评估各设计参数的微小变化对转矩 脉动的影响程度， 并计算综合灵敏度指数； 分层设计单 元， 用于根据综合灵敏度指数的大小， 将各设计参数进行分层设计； 响应面模型构建单元， 用于选取高灵敏度的多个设计参数建立转矩脉动的响应面模 型； 最优解输出单元， 用于采用粒子群算法优化高灵敏度的多个设计参数， 找到设计参数 的最优解， 使得转矩脉动的响应面模型的响应输出值符合期望目标。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374571 A 3