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当前,风机、水泵等通用类负载在国民经济中占有重要地位,给人们生产生活带来便利的同时耗电量巨大。大多数负载采用的调速方式落后,若采取变速调节方式可节约较大能量。永磁调速器采用的是变速调节方式的一种,其基于磁力传动技术,具有构造简单、可靠性高、隔振、高效节能、轻载启动、能够适应恶劣环境等优点,越来越受到高耗能企业的关注。本文针对双筒式永磁涡流调速器,为了寻求其最佳参数组合方案展开了一系列研究。本文主要完成以下工作:
首先,根据样机的尺寸参数,在ANSYS MAXWELL早搭建了适应于630kW电机的双筒式永磁涡流调速器有限元模型,对其三维电磁场进行静态和瞬态的仿真和分析,得到涡流分布、机械特性曲线、磁场分布、以及不同耦合面积不同转差下转矩、损耗功率的曲线,验证了有限元仿真结果与理论分析的一致性;
其次,对双筒式永磁涡流调速器进行参数化分析,分析了各结构参数与传递转矩之间的关系,考虑理论和实际情况,确定了主要结构参数;然后,为了降低后续优化的计算成本,分别采用BP神经网络和支持向量机方法,建立了主要结构参数和传递转矩之间的非线性模型,SVM方法建立的模型从建模精度、计算时间以及预测性能上均优于BP方法,所以后续优化时采用支持向量机方法建立双筒式永磁涡流调速器模型;
最后,合理匹配各结构参数,在满足永磁调速器性能基本要求的前提下,可节约成本,提高永磁材料的利用率。采用智能算法对双筒式永磁涡流调速器进行结构参数优化,结果表明:遗传算法和粒子群算法优化的结构参数相较原始设计,转矩和永磁体利用率提高了,相应的成本也降低了,优化后的双筒式永磁涡流调速器的整体性能都有所提高,验证了采用智能算法对双筒式永磁涡流调速器进行结构参数优化的可行性和有效性。
首先,根据样机的尺寸参数,在ANSYS MAXWELL早搭建了适应于630kW电机的双筒式永磁涡流调速器有限元模型,对其三维电磁场进行静态和瞬态的仿真和分析,得到涡流分布、机械特性曲线、磁场分布、以及不同耦合面积不同转差下转矩、损耗功率的曲线,验证了有限元仿真结果与理论分析的一致性;
其次,对双筒式永磁涡流调速器进行参数化分析,分析了各结构参数与传递转矩之间的关系,考虑理论和实际情况,确定了主要结构参数;然后,为了降低后续优化的计算成本,分别采用BP神经网络和支持向量机方法,建立了主要结构参数和传递转矩之间的非线性模型,SVM方法建立的模型从建模精度、计算时间以及预测性能上均优于BP方法,所以后续优化时采用支持向量机方法建立双筒式永磁涡流调速器模型;
最后,合理匹配各结构参数,在满足永磁调速器性能基本要求的前提下,可节约成本,提高永磁材料的利用率。采用智能算法对双筒式永磁涡流调速器进行结构参数优化,结果表明:遗传算法和粒子群算法优化的结构参数相较原始设计,转矩和永磁体利用率提高了,相应的成本也降低了,优化后的双筒式永磁涡流调速器的整体性能都有所提高,验证了采用智能算法对双筒式永磁涡流调速器进行结构参数优化的可行性和有效性。