1 前言

當(dāng)前新能源汽車電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲，越來越受到電機(jī)開發(fā)人員的關(guān)注。如何快速定位噪聲源，優(yōu)化電機(jī)振動(dòng)噪聲成為突出問題。

MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國(guó)EOMYS工程開發(fā)的電機(jī)振動(dòng)噪聲仿真設(shè)計(jì)工具，是全球唯一一款專門應(yīng)用于電機(jī)電磁-振動(dòng)-噪聲耦合分析設(shè)計(jì)工具。專注于計(jì)算由麥克斯韋電磁力波引起的振動(dòng)噪聲。軟件包括電力電子驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)電磁模擬模塊、機(jī)械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計(jì)算模塊、多物理場(chǎng)耦合模塊、優(yōu)化模塊等。能夠快速計(jì)算評(píng)估電機(jī)從0啟動(dòng)至上萬轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn)行過程的振動(dòng)噪聲狀態(tài)（20~20000Hz人感官范圍）。

由于電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲機(jī)理復(fù)雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個(gè)角度對(duì)電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲進(jìn)行優(yōu)化。遺傳算法是一種搜索最優(yōu)方案的算法，本文利用遺傳算法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多參數(shù)優(yōu)化電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲。

2 基于MANATEE的電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲優(yōu)化

MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進(jìn)型遺傳算法。

Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設(shè)置遺傳算法計(jì)算參數(shù)

OP_InManatee_prob.m文件

在此文件中主要設(shè)置的參數(shù)為：初始種群數(shù)、進(jìn)化迭代次數(shù)、目標(biāo)函數(shù)文件等。

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

Input.Simu.Opt.ngen = 30;                       % 進(jìn)化迭代次數(shù)

Input.Simu.Opt.fileobjname='OP_InManatee_objfunc'; %設(shè)置目標(biāo)函數(shù)

Step two：設(shè)置OP_InManatee_constfunc.m目標(biāo)函數(shù)

遺傳算法的目標(biāo)函數(shù)文件

在MANATEE中電機(jī)模型都可以進(jìn)行參數(shù)且所有的輸出都可以作為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。下圖所示為MANATEE軟件的永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)。

MANATEE永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)

MANATEE軟件電機(jī)的輸出變量

本例樣機(jī)為48S8P電機(jī)，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(yōu)化的目標(biāo)變量；將'W0r';'H0r';作為優(yōu)化的變量。將聲功率作為優(yōu)化目標(biāo)。下圖所示為設(shè)置圖。

優(yōu)化函數(shù)設(shè)置

Step three：在matlab中直接運(yùn)行OP_InManatee.m文件，運(yùn)行

點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕

       Step four： 查看結(jié)果

運(yùn)行結(jié)果查看命令

運(yùn)行顯示界面

結(jié)果文件：

不同代數(shù)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(shù)下，變量的取值情況

不同代數(shù)下，限制變量的變化情況

不同參數(shù)小，限制變量的變化情況

優(yōu)化前電磁力大小-0階12倍頻為886.7

優(yōu)化后電磁力大小-0階12倍頻為742.7

優(yōu)化前0階12倍頻引起的噪聲值為68.65

優(yōu)化后0階12倍頻噪聲為67.11

優(yōu)化前后氣隙磁密及其FFT-優(yōu)化后氣隙磁略微增加（紅色為優(yōu)化前）

3 結(jié)論

本文主要通過MANATEE軟件OPT模塊優(yōu)化電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲，主要是設(shè)置限制條件、確定變量參數(shù)以及目標(biāo)函數(shù)，通過遺傳算法優(yōu)化，可將電機(jī)的電磁噪聲在不損失轉(zhuǎn)矩的情況下降低。

文章來源：西莫電機(jī)論壇