基于改进天牛须算法的永磁电机过载转矩分析

简介

定子铁心饱和以及电枢反应等因素极大地影响永磁无刷直流电机(BLDC)的过载能力,无法满足足式机器人运动时的转矩需求。因此,设计一台具有高过载能力的减速电机。从电机关键结构参数出发,分析极槽配合、齿槽宽度以及磁钢厚度对BLDC过载转矩的影响;进一步利用有限元及响应面法构建过载转矩和转矩波动的优化模型,并采用改进天牛须算法进行多目标优化设计;对比优化前、后电机的电磁性能和过载输出转矩,并分析行星减速器结构对电机影响。最后,根据电磁设计进行样机研制,并进行转矩转速试验。结果表明优化后平均过载转矩从1.99 Nm增加到2.05 Nm,转矩脉动从6.78%降低到6.34%,减小了0.44%,电机过载输出性能更好,且样机实验与仿真结果相接近,验证了所提方法的合理性。