双定子轴向磁通永磁发电机齿槽转矩优化

卜玉杭，王爱元，秦翌菲

（上海电机学院电气学院，上海201306）

轴向磁通发电机也称圆盘发电机，相比径向磁通发电机，其转矩和功率密度都较高。轴向磁通永磁发电机装配简单、效率高，但磁钢的存在使发电机产生了齿槽转矩，对运行在低速下的发电机性能的影响尤为明显，例如使发电机的启动变得困难、产生较大噪声和振动等［1］。轴向磁通发电机结构种类基本分为两大类，一类是有定子铁心结构，另一类是无定子铁心结构。无定子铁心结构就没有齿槽转矩，而无定子铁心的永磁发电机功率密度都相对不高［2］。有定子铁心的轴向磁通发电机，因定子有槽口致使定子上的磁阻大小不同，磁钢的磁场与定子槽口之间有磁力的作用，产生的力矩就是齿槽转矩［3］，其对发电机的性能有较大负面影响，一般希望齿槽转矩较小。因此，在设计或优化轴向永磁发电机时，要着重考虑降低发电机的齿槽转矩［4］。

目前有许多针对轴向磁通发电机的优化设计方案。李立毅等［5］优化了永磁电机的结构，用多种群遗传算法来进行寻优。谢颖等［6］提升了遗传蚁群算法的精确度和速度。郭亮等［7］为提升永磁电机材料的利用率，采用粒子群优化算法进行寻优。上述这些方法都采用了全局智能寻优方法，虽然考虑了许多变量，但是建立寻优目标函数的过程都比较复杂，并且计算都要耗费大量时间。相比而言，局部优化方法计算耗时相对较短，但其一次只能寻优一个参数，不太适用于参数较多的情况。……