基于响应面算法的车载电机成本优化设计

靳 冶，皇甫倩

(1.上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072； 2.中国电子科技集团公司第三十二研究所，上海 201808)

0 引 言

钕铁硼是构成永磁同步电机原材料成本的主要部分之一，其次是线圈和冲片等材料。根据统计，依赖昂贵稀土材料的磁钢约占整个车用驱动电机总成本的20%～30%[1]。随着原材料成本的持续上涨，物料清单的成本越来越高，这和新能源汽车持续降低成本以实现产业化普及的目标背道而驰。因此，车载永磁同步电机的降本设计成为车载电机企业共同研究的热点。

近年来，持续提高电机功率密度和扭矩密度一度成为电机行业深入研究的重点领域，并出现了众多优化方法以实现电机性能的提升。但随着行业的发展，相同车型对驱动电机的需求是类似的。因此利用优化算法，在保证性能指标相近的情况下尽量减少材料的用量，以实现成本的降低。

响应面模型(RSM)是应用于工程和化工领域的一种常见算法，近年来也开始被用于电机的设计优化。当目标函数的自变量较少时，利用响应面法可较快地找到最优解，减少了电机设计对工程师经验的依赖，并缩短了开发周期，降低了企业研发成本和风险。

在满足电机输出性能需求的同时，优化设计磁钢外形及其用量，能够降低永磁电机总的材料用量[2]。因此，本文着重优化磁钢、硅钢等占电机成本比例较高的材料用量，以降低电机的总材料成本。

根据电动汽车对转矩和效率的要求，选择转矩脉动峰峰值Trip、最大平均转Tavg，以及较高的运行效率η为优化目标，希望在降低电机磁钢、硅钢用量，减少材料成本的同时，保证电机最大平均转矩、转矩脉动及效率仍然符合车辆对电机性能的需求。……