基于改進人工蜂群算法的輪轂電機多目標優化

摘要：為了提高輪轂電機功率密度、降低其材料成本,提出一種改進的人工蜂群算法對輪轂電機性能進行優化設計.首先利用磁路法建立外轉子永磁式輪轂電機各項性能的表達式;其次通過引入個體極值、群體極值以及一對異步縮放因子來克服傳統人工蜂群算法收斂速度較慢、探索與開發能力不平衡等缺點;以磁極對數、氣隙長度、永磁體厚度等電磁參數為設計變量,將電機的有效質量、功率損耗和材料成本線性加權組成單目標函數,并采用障礙函數法將有約束的非線性目標函數轉化為非約束的形式;最后利用遺傳算法、傳統人工蜂群算法和改進的人工蜂群算法對輪轂電機進行優化設計,并通過有限元法和樣機實驗驗證了計算結果的正確性.研究結果表明:相較于傳統人工蜂群算法,改進的人工蜂群算法使目標函數收斂速度更快;相較于遺傳算法和傳統人工蜂群算法,改進后的算法使目標函數值最小;相較于原設計方案,優化后輪轂電機有效質量降低13.4%,材料成本降低34.4%,功率損耗降低44.2%,電機效率提高12.0%.