单绕组磁悬浮开关磁阻飞轮电机和声混沌搜索优化设计

袁 野 孙玉坤 黄永红 周云红

（1.江苏大学电气信息工程学院 镇江 212013 2.南京工程学院电力工程学院 南京 211167）

1 引言

飞轮储能[1-3]技术被认为是近期最有希望和最有竟争力的新型能量储存技术，受到国内外专家的一致重视。作为一种将电能转化为机械能进行存储的装置，电机的运行状态直接决定整个飞轮系统的储能情况，是实现飞轮超高速运行的首要条件。开关磁阻电动机[4,5]具有结构简单、造价低廉、机体坚固、可靠性高、调速范围广以及相对较高的转矩质量比等优点，在飞轮储能中的应用受到青睐。磁悬浮开关磁阻电机[6-9]结合磁轴承与开关磁阻电机优点，可实现超高速、大功率运行。

通过对物理、自然或社会现象的观察和模拟，人们成功地提出了以模拟退火、遗传算法和禁忌搜索等为代表的新型电机优化设计方法[10-12]。模拟退火算法具有较好搜索能力，搜索过程可以避免陷入局部最优解。缺点是对整个搜索空间了解不多，不便于使搜索过程进入最有希望的搜索区域，导致采样次数多，优化时间长。遗传算法是一种高度并行、随机和自适应的算法，全局搜索能力强，缺点是局部搜索能力较弱。禁忌搜索算法避免寻优过程中大量无效劳动，但是条件判断方面不够成熟。本文采用和声混沌搜索（Harmony Chaotic Search，HCS）参数优化方法，初步设计出更适合应用于飞轮储能的单绕组磁悬浮开关磁阻飞轮电机（SWBSRFM）。由于电机采用外转子结构，转子可以直接驱动飞轮，减少了装置轴向长度，结构更加紧凑，且每一定子极上仅有一套绕组，每套绕组独立控制，省去了额外的悬浮力控制绕组，所以成本更低，维护更加方便。……