1 前言

當前新能源汽車電機電磁振動噪聲，越來越受到電機開發人員的關注。如何快速定位噪聲源，優化電機振動噪聲成為突出問題。

MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國EOMYS工程開發的電機振動噪聲仿真設計工具，是全球唯一一款專門應用于電機電磁-振動-噪聲耦合分析設計工具。專注于計算由麥克斯韋電磁力波引起的振動噪聲。軟件包括電力電子驅動模塊、電機電磁模擬模塊、機械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計算模塊、多物理場耦合模塊、優化模塊等。能夠快速計算評估電機從0啟動至上萬轉轉速運行過程的振動噪聲狀態（20~20000Hz人感官范圍）。

由于電機電磁振動噪聲機理復雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個角度對電機的電磁振動噪聲進行優化。遺傳算法是一種搜索最優方案的算法，本文利用遺傳算法，實現電機的多參數優化電機電磁振動噪聲。

2 基于MANATEE的電機電磁振動噪聲優化

MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進型遺傳算法。

Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設置遺傳算法計算參數

OP_InManatee_prob.m文件

在此文件中主要設置的參數為：初始種群數、進化迭代次數、目標函數文件等。

Input.Simu.Opt.npop = 40;                       % initial populationsize初始種群數

Input.Simu.Opt.ngen = 30;                       % 進化迭代次數

Input.Simu.Opt.fileobjname='OP_InManatee_objfunc'; %設置目標函數

Step two：設置OP_InManatee_constfunc.m目標函數

遺傳算法的目標函數文件

在MANATEE中電機模型都可以進行參數且所有的輸出都可以作為目標進行優化。下圖所示為MANATEE軟件的永磁同步電機結構參數。

MANATEE永磁同步電機轉子結構參數

MANATEE軟件電機的輸出變量

本例樣機為48S8P電機，選取變量氣隙磁密基波、0階12倍頻電磁力、8階10倍頻作為優化的目標變量；將'W0r';'H0r';作為優化的變量。將聲功率作為優化目標。下圖所示為設置圖。

優化函數設置

Step three：在matlab中直接運行OP_InManatee.m文件，運行

點擊運行按鈕

       Step four： 查看結果

運行結果查看命令

運行顯示界面

結果文件：

不同代數下滿足限制條件的種群百分比

不同變量聲功率的變化情況

不同代數下，變量的取值情況

不同代數下，限制變量的變化情況

不同參數小，限制變量的變化情況

優化前電磁力大小-0階12倍頻為886.7

優化后電磁力大小-0階12倍頻為742.7

優化前0階12倍頻引起的噪聲值為68.65

優化后0階12倍頻噪聲為67.11

優化前后氣隙磁密及其FFT-優化后氣隙磁略微增加（紅色為優化前）

3 結論

本文主要通過MANATEE軟件OPT模塊優化電機的電磁振動噪聲，主要是設置限制條件、確定變量參數以及目標函數，通過遺傳算法優化，可將電機的電磁噪聲在不損失轉矩的情況下降低。