机器人关节永磁同步电机结构多目标优化

来源：机床与液压杂志2024年第12期北京时间：

作者：黎荣健，肖曙红，洪伟林，张岩

单位：广东工业大学机电工程学院；广东工业大学机电工程学院；广东工业大学机电工程学院；广东工业大学机电工程学院

摘要：为提高机器人关节用无框永磁同步电机效率、减小齿槽转矩和转矩脉动，通过能量法推导出电机齿槽转矩解析式，确定影响电机转矩性能的4个重要参数：气隙长度、永磁体厚度、永磁体极弧系数、定子槽口宽度，并使用有限元方法分析各个参数对齿槽转矩的影响。基于响应面方法和多目标遗传算法，建立响应面回归模型，以提高电机效率和降低齿槽转矩为目标，得到永磁同步电机的帕累托前沿。最后根据约束条件和设计目标选择最优解，并利用有限元分析对初始方案和优化后方案进行对比分析。结果表明：该多目标优化方法可以设计出兼顾高效率和低齿槽转矩的目标电机。

关键词：机器人关节电机;多目标优化;齿槽转矩;有限元分析