摘要
为了同时实现应用于步进扫描投影光刻机中的长行程直线电机的高推力密度、低推力波动和低铜损耗,提出了基于多种群遗传算法(multiple population genetic algorithm,MPGA)的环形绕组形式无铁心永磁直线同步电机(air-corepermanent magnet linear synchronous motor,ACPMLSM)多目标优化设计方法。在建立磁场分析模型的基础上,推导了关键参数的解析表达式。以永磁体、环形绕组的尺寸为变量,以推力体积比、电机常数和推力波动为优化目标,提出了基于权重系数的多目标优化函数,应用搜索能力强、收敛速度快的多种群遗传算法优化电机的结构尺寸。结果表明,在不同的权重系数下,MPGA得到的电机优化设计结果与设计目标具有良好的一致性。有限元仿真和实验结果证明了所提方法的有效性和可行性。
In order to achieve high thrust density, low thrust ripple and low copper loss simultaneously of long stroke linear motors applied to step and scan projection lithography, a multiobjective optimization design method of the air-core permanent magnet linear synchronous motor with ring windings based on the multiple population genetic algorithm was presented. On the basis of the magnetic field analysis model, the analytical formulae of key parameters was deduced. By using sizes of permanent magnets and ring windings as variables and taking thrust per volume, motor constant and thrust ripple as optimization goals, we proposed a multiobjective optimization function with weight coefficients, and applied the multiple population genetic algorithm with strong searching ability and fast convergence speed to optimizing structure and sizes of the motor. The results confirm that motor optimization design results by the multiple population genetic algorithm and the design goal have a good consistency for different weight coefficients. 3D finite element analysis （3D-FEA） and experimental results prove the validity and feasibility of the proposed method.
出处
《中国电机工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2013年第15期69-77,14,共9页
Proceedings of the CSEE
基金
国家自然科学基金项目(51177024)
国家杰出青年科学基金(51225702)
国家科技重大专项(2009ZX02207-001)~~
关键词
光刻机
环形绕组
无铁心
永磁直线同步电机
多目标优化
多种群遗传算法
lithography
ring windings
air-core
permanent magnet linear synchronous motor
multiobjectiveoptimization
multiple population genetic algorithm （MPGA）
作者简介
李立毅（1969），男，教授，博士生导师，研究方向为直线电磁发射技术、直线电机及其驱动与控制技术、变频调速高速电机技术、电动车相关技术，liliyi@hit．edu．cn；
唐勇斌（1985），男，博士研究生，研究方向为直线电机理论与本体设计；
刘家曦（1980），男，讲师，博士，研究方向为直线电机驱动与控制技术；
潘东华（1983），男，博士研究生，研究方向为超精定位直流直线电机理论与本体设计。
