使用布尔几何投影和基于高斯的方法的永磁电机混合拓扑优化

摘要 本文提出了一种针对永磁电机的拓扑优化方法，该方法将布尔几何投影（BGP）方法与基于高斯基函数的开关方法混合。该方法除了生成磁芯的拓扑外，还基于BGP方法表示永磁体的拓扑，包括磁通障碍，利用高斯基函数获得一种新颖但可制造的机器结构。与现有的优化方法（如参数优化）相比，无需预设几何参数的搜索区域。这使得机器结构的设计完全独立于设计者的经验和知识。优化结果表明，所提出的方法生成了多样且现实的转子结构，如U型、V型和双V型配置，并且与现有的参数和混合优化方法相比，达到了更高的平均转矩性能。这些发现确认了所提出的基于BGP的混合框架为永磁电机提供了一种实用且有效的设计方法论，并且可以进一步扩展到同时考虑机械和电磁特性的完整电机设计中。