0 引 言

在开关磁链永磁电机(Switched Flux Permanent Magnet Machine，SFPMM)中，由于永磁体放置在定子中,非常容易散热，电机具有较高的可靠性。与传统永磁电机一样，SFPMM可以采用传统的交流同步电机的驱动方式进行控制[1-4]。文献[5]中，对SFPMM应用于电动汽车进行分析研究。文献[6-8]对不同拓扑结构的SFPMM进行了研究，包括绕组构造、定子和转子齿个数及具体尺寸参数的取值等。

目前，常用的电机的优化设计方法有梯度法、边界搜索法、惩罚函数法等[9-10]。文献[11-13]提出了模拟退火算法、遗传算法等智能算法。文献[14]对SFPMM采用基于遗传算法的全局优化方法，与个体优化的结果进行了对比，发现按照敏感度顺序对参数进行个体优化的效果相近于全局优化。此外，在对电机参数优化过程中需要设置一定的约束条件[15-17]。文献[7,14]对SFPMM在额定运行状态下以铜耗为约束条件进行了结构优化。以往文献只分析了单一工作状态下的优化，没有考虑到一些需要长时间工作在轻载状态或过载状态的电机，可能导致优化后电机在实际运行时的效率、输出转矩和成本不是最优。本文对电机进行了多工作状态、多约束条件的参数优化，包括电机的轻载、额定、过载工作状态，以及绕组铜耗、电流、电流密度3个约束条件。通过对这些约束条件下的优化结果进行性能比较和分析，得到SFPMM优化过程中约束条件的选择方法。

本文以6/8 SFPMM为例，首先介绍了电机的拓扑结构、工作原理及初始设计参数。其次，在固定铜耗、电流、电流密度等不同的约束条件下，对电机的定、转子尺寸等参数按照敏感度由高到低的顺序进行优化[18]。最后对所有优化设计的性能，如输出转矩、永磁体用量、损耗、运行效率等进行评价，研究优化设计过程中约束条件对电机性能的影响。

2.生产开发领域的石油大数据技术应用研究。檀朝东等将华北油田采油生产过程中的百米吨液耗电量指标作为分析对象，研究并建立了PDMiner大数据挖掘软件平台，完成了相应的成因分析与趋势预测。王兵通过面向大数据的预测建模方法对深海油气设备管理的大数据监测系统结构进行了分析与研究。李鑫等借助于自主开发的数据挖掘软件对油田生产数据库中存储和管理的大规模数据进行有效分析和处理，达到了确定阿尔油田机采井吨液百米举升耗电量关联影响因素的研究目的。赵阳等基于所提出的云钻井概念，通过阐述体系结构、服务模式和管理模式来体现云钻井平台的一体化设计思想。

1 电机结构和工作原理

6/8 SFPMM的截面图如图1所示，箭头代表永磁体磁化方向。转子旋转时永磁体产生的磁动势交替在电枢线圈中切换，转子旋转1/8周期，电枢线圈内的磁通变化一个周期。电机初始设计参数如表1所示。

图1 6/8 SFPMM

2 电机尺寸参数优化

图2所示为电机定子和转子铁心的部分结构图。定子参数包括定子外径Ds、定子内径Dr、定子齿宽ws、定子轭部厚度hy、永磁体厚度wpm、永磁体长度hpm。转子参数包括转子齿长度hr、转子齿弧长wr1、转子极弧长wr2。在定子外径固定的

表1 6/8 SFPMM初始设计参数

参数名称参数值定子外径Ds/mm90定子内径Dr/mm55电机长度L/mm25气隙长度Lgap/mm0．5定子齿宽ws/mm7定子轭部厚度hy/mm7转子齿长度hr/mm8转子极弧长wr1/mm—转子极距wr2/mm—永磁体厚度wpm/mm5永磁体剩磁密度Br/T1．2永磁体相对磁导率Mu1．05每槽导体个数Na36额定电流Irms/A10额定转速n/(r·min-1)400

图2 6/8 SFPMM定子和转子铁心设计参数

铁耗是由电机中的磁场在铁心中发生变化时产生的，是电机中主要损耗之一;与铜耗一样也是影响电机效率的主要因素，所以对优化结果的铁耗进行分析是很有必要的。铁耗的计算公式为

2. 1 尺寸参数敏感度分析

在对尺寸参数的个体优化过程中，应该依据敏感度高低对参数优化顺序进行排列，优先对敏感度高的参数进行优化。6/8 SFPMM的输出转矩对参数值的一阶导数ks，即输出转矩随着参数值变化的变化率，可以表示输出转矩对参数值的敏感度。令T为输出转矩，x为尺寸参数，则ks可表示为

(1)

式中: Bm——正弦波磁通幅值；

表2 6/8 SFPMM敏感度分析范围

参数名称变化范围步长定子齿宽ws/mm3．0～9．00．6定子轭部厚度hy/mm3．0～9．00．6转子齿长度hr/mm4．5～13．50．9永磁体厚度wpm/mm3～90．6极弧系数α0．2～0．60．04定转子分割比γ0．45～0．750．05

图3 6/8 SFPMM的输出转矩对主要尺寸参数的一阶导数ks

2. 2 优化过程及结果

Ke——附加损耗系数。

条件，对参数γ、ws、α、wpm、hy、hr进行个体优化。首先在其他参数均为初始值的条件下，对比γ在不同数值下(变化范围为0.45～0.7，步长为0.025)平均转矩的大小，然后在γ值为最优的基础上，对比ws在不同数值下(变化范围为1～10 mm，步长为0.5 mm)平均转矩的大小，后面以此类推。6/8 SFPMM的电流密度和铜耗计算公式为

(2)

(3)

其中：每槽导体个数Na=36，绕组填充因数kp=0.6，铜的电阻率ρ=0.021 9 Ω·mm2/m(80 ℃)、S为单个定子槽面积。

An analysis of the characteristics of the water vapor during a persistent rainstorm event in Chengdu

依据6/8 SFPMM的初始模型：当其工作在额定状态，PCu=10.94 W、I=10 A、J=3.345 A/mm2；当其工作在轻载状态,取PCu=2.73 W、I=5 A、J=1.673 A/mm2；当其工作在过载状态，取PCu=43.74 W、I=20 A、J=6.690 A/mm2。

图4为6/8 SFPMM在额定状态和3种约束条件下，平均转矩与6个设计参数的关系。图4(b)、4(e)，与其他两种约束条件不同，在电流约束下，当ws、hy达到一定值后，电机的平均转矩趋于稳定；图4(f)可见，hr对电机平均转矩影响很小。

图4 6/8 SFPMM在额定运行状态下优化时平均转矩随各个参数的变化趋势

表3、表4和表5分别为6/8 SFPMM在不同负载条件下的优化结果，其中VPM为永磁体体积。与初始模型相比，电流约束下的优化结果中γ、ws、wpm值均增大。在铜耗约束和电流密度约束下的优化结果中γ、ws、wpm、hy值均减小，转子极弧系数α值随ws不同而有所变化，转子齿宽度趋向于与定子齿宽相等。图5所示为6/8 SFPMM在额定运行状态下优化结果的电机剖面图。与初始模型相比，在电流约束下的优化结果中，电机的定子槽面积更小，永磁体体积更大，而且随着轻载、额定、过载的顺序这种趋势更加明显。在铜耗约束和电流密度约束的优化结果中，电机的定子槽面积均有增大，而且随着轻载、额定、过载的顺序，定子槽面积减小，永磁体体积逐渐增大。在电流密度约束条件下的定子槽面积比铜耗约束条件下的稍大。

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表3 轻载工作状态下的优化结果

参数名称初始模型变化范围PCu2．73WI5AJ1．673A/mm2γ0．550．5250．5750．5ws/mm7．06．08．05．0α0．40．40．40．35wpm/mm5．03．55．53．5hy/mm7．04．04．53．5hr/mm8．07．08．07．0S/mm2179．4315．7187．7378．1VPM/mm315187．511221．915778．111812．5

表4 额定工作状态下的优化结果

参数名称初始模型变化范围PCu10．94WI10AJ3．345A/mm2γ0．550．5250．5750．5ws/mm7．06．08．05．0α0．40．350．40．35wpm/mm5．04．05．53．5hy/mm7．04．07．54．0hr/mm8．07．08．07．0S/mm2179．4306．8130．6363．2VPM/mm315187．512825．015778．111812．5

表5 过载工作状态下的优化结果

参数名称初始模型变化范围PCu43．74WI20AJ6．690A/mm2γ0．550．5250．5750．525ws/mm7．06．09．05．5α0．40．350．40．35wpm/mm5．04．56．04．5hy/mm7．05．08．05．0hr/mm8．07．08．08．0S/mm2179．4272．092．0288．9VPM/mm315187．514428．117212．514428．1

图5 6/8 SFPMM在额定运行状态下优化结果的 电机剖面图

3 优化结果分析

3. 1 平均转矩

图6、图7和图8为6/8 SFPMM分别在轻载、额定、过载运行状态以铜耗、电流、电流密度为约束条件优化后的输出转矩。如图6(b)、图7(b)、图8(b)所示，当以电流为变量时，电流约束条件优化结果的输出转矩最大。由于定、转子齿宽和轭部厚度较小，随着电枢电流增大逐渐在铁心内产生磁饱和。SFPMM在铜耗约束下优化时的输出转矩大于其在电流密度约束下优化结果。如图6(a)、图7(a)、图8(a)、图6(c)、图7(c)、图8(c)所示，以铜耗或电流密度为变量时，6/8 SFPMM在轻载、额定、过载运行条件下优化结果比较。在铜耗约束和电流密度约束下优化结果的输出转矩随着铜耗或电流密度逐渐增大，逐渐大于初始模型和电流约束优化有结果。

“嘀……嘀”，一串长长的喇叭声唤醒了我的回忆，我们的车行驶在蜿蜒的山路上，有些路段光秃秃、寸草不生。我在想父亲当年一个人在这条路上拉运物资，不知克服了多少困难与艰辛，还有寂寞、孤独与疲劳。以前我和妹妹弟弟们年轻，体会不到父亲的辛苦。今天，自己走在这条路上时，才知道父亲当年的不易。

图6 6/8 SFPMM在轻载运行状态下优化结果的输出转矩

图7 6/8 SFPMM在额定运行状态下优化结果的输出转矩

图8 6/8 SFPMM在过载运行状态下优化结果的输出转矩

3. 2 齿槽转矩

图9为6/8 SFPMM在3种约束条件下优化后的齿槽转矩对比。在电流约束下，6/8 SFPMM的齿槽转矩最大。在铜耗约束和电流密度约束下，6/8 SFPMM的齿槽转矩小于初始模型，其中铜耗约束下优化结果的齿槽转矩最小。

图9 6/8 SFPM电机在额定运行约束下后的齿槽转矩

3. 3 磁链和反电动势

图10、图11为6/8 SFPMM在额定负载约束条件下优化结果。与初始模型的磁链和反电动势对比，恒电流约束下，6/8 SFPMM的磁链和反电动势基波分量最高。在铜耗约束和电流密度约束下，6/8 SFPMM的磁链和反电动势基波分量均低于初始模型。

图10 6/8 SFPMM在额定运行状态下优化结果的磁链对比

图11 6/8 SFPMM在额定运行状态下优化结果的反电动势对比

3. 4 损耗

前提下，为了通过优化使电机的输出转矩最大化，对参数ws、hy、hr、wpm、α和γ进行优化，其中定转子分割比γ=Dr/Ds，转子极弧系数α=wr1/wr2。

PFe=Khf(Bm)2+Kc(fBm)2+Ke(fBm)1.5

(4)

表2所示为对参数ws、hy、hr、wpm、α和γ进行敏感度分析时的扫描范围与扫描间隔。通过计算得出如图3所示的参数敏感度对比图，可以看出敏感度由高到低依次为γ、ws、α、wpm、hy、hr。

在对龟兔赛跑过程进行实现时，借助就是计算机JAVA，而多线程的实现就运用的是Runnable接口，单个类对Runnable接口进行实现的过程中，基于该类针对Runnable接口实现的run()方式，并不能将类视作线程类。对线程进行启动时，无法借助类的实例对start()方式进行直接的调用，应利用Thread类对方法进行构建。在Thread(Runnable target)完成对象构建的任务后，对Thread对象下start()方法进行调用，由此能够对多线程代码进行运行。

f——频率；

Kh——磁滞损耗系数；

Kc——涡流损耗系数；

综上所述，将高中生物教学内容生活化，是优化生物教学的必然趋势.高中生物教师只有实时的对生物生活化教学进行审视，科学的设置教学计划，注重学生生物核心素养的培养，才能实现生物教学的高质性.

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依据参数的敏感度顺序，分别在轻载、额定、过载运行状态以固定铜耗、电流、电流密度为约束

本文电机所使用的铁心材料为35w250，Kh=0.023 17 W/kg、Kc=4.925×10-5 W/kg、Ke=3.510 8×10-5 W/kg。图12所示为6/8 SFPMM在额定运行状态(Irms=10 A)3种约束条件下优化结果和初始模型的铁耗对比。表6所示为各个电机的铁耗和铜耗，其中铜耗的计算见式(3)。由于电机中的其他损耗相对于铁耗和铜耗很小，所以本文将总损耗近似为铁耗与铜耗之和Ploss。如表6所示，铜耗占总损耗的比例高于铁耗，电流约束下6/8 SFPMM的总损耗最高，而在铜耗约束和电流密度约束下，6/8 SFPMM的总损耗低于初始模型。

采用SPSS 20.0分析数据,以表示(±s)计量资料,用t检验;计数资料以百分数表示;组间比较差异构成统计学意义时,P<0.05。

图12 6/8 SFPMM在额定运行状态下3种优化结果的铁耗对比

3. 5 效率

表7为6/8 SFPMM在轻载、额定、过载运行状态下以铜耗、电流、电流密度为约束条件的优化结果对比。综合分析了各个优化结果的成本与转矩性能，包括输出转矩T(N·m)、单位永磁体输出转矩TPM(mN·m/mm3)、电机效率η、永磁体使用量VPM(cm3)、齿槽转矩Tcog(N·m)，其中电机功率和电机效率的计算公式为：

P=2πT·n/60

(5)

η=(p-ploss)/p×100%

(6)

式中： P——电机功率；

n——电机转速。

在日常温室番茄无公害栽培期间，应该做好病虫害综合防治工作，防治成效高低将直接影响到番茄产量和质量。番茄生长期间，应用生物农药防治灰霉病、叶霉病和早疫病等病害。

从约束条件角度看，无论在轻载、额定还是过载运行状态下，在固定电流约束下优化的结果中，永磁体用量和齿槽转矩幅值最大，而单位永磁体的输出转矩和效率最小。固定铜耗与固定电流密度相比，永磁体用量相差不多(<1.1 cm3)。固定铜耗约束下6/8 SFPMM的单位永磁体输出转矩更高，齿槽转矩幅值更小，但效率略小于电流密度约束下的优化结果(<2.3%)。综上，6/8 SFPMM使用电流约束优化方法最差，选取铜耗约束在轻载、额定运行状态下的优化结果最好。

表6 6/8 SFPMM各个优化结果的铁耗、铜耗及总损耗

项目电流=5A电流=10A电流=20APFePCuPlossPFePCuPlossPFePCuPloss初始模型轻载运行状态下的优化结果额定运行状态下的优化结果过载运行状态下的优化结果铜耗约束电流约束电流密度约束铜耗约束电流约束电流密度约束铜耗约束电流约束电流密度约束0．452．733．180．4610．9411．400．6943．7444．430．581．432．010．665．726．380．9422．8723．810．642．763．400．6611．0411．700．8444．1745．010．581．141．720．634．545．170．8818．1619．040．621．492．110．655．966．610．8923．8324．720．453．974．420．4615．8816．340．6563．5264．170．541．181．720．614．735．340．9318．9019．830．541．702．240．566．807．360．8527．2128．060．435．936．360．4423．7424．180．6494．9595．590．491．562．050．516．256．760．7925．0025．79

表7 6/8 SFPMM优化结果的成本与性能分析

项目电流=5A电流=10A电流=20ATTPMη/%TTPMη/%TTPMη/%VPM/mm3Tcog/N·m初始模型轻载运行状态下的优化结果额定运行状态下的优化结果过载运行状态下的优化结果铜耗约束电流约束电流密度约束铜耗约束电流约束电流密度约束铜耗约束电流约束电流密度约束0．960．06392．11．950．12986．03．540．24471．315187．50．950．850．07694．31．690．15191．02．850．25480．111221．90．181．030．06692．12．020．13286．23．710．23571．115778．11．510．790．06794．81．520．12991．92．590．22082．411812．50．410．880．06994．31．730．13590．93．090．24180．912825．00．051．010．06489．52．030．12880．73．810．24259．815778．11．590．790．06794．81．550．13191．82．730．23182．711812．50．400．890．06294．01．770．12390．13．350．23380．014428．10．080．990．05784．71．990．11571．03．890．22641．417212．51．240．840．05894．21．670．11690．43．200．22280．714428．10．15

注： 转矩T的单位为N·m，单位永磁体转矩TPM的单位为mN·m/mm3。

4 结 语

本文比较研究了6/8 SFPMM在多种运行状态和多种约束条件下优化结果。包括：(1)对电机主要尺寸参数进行敏感度分析；(2)主要尺寸参数的优化方法和步骤。(3)对优化结果的转矩性能、永磁体体积、损耗和运行效率等进行评价和对比。

通过对优化结果比较分析后，发现在固定电流约束条件下进行优化时，6/8 SFPMM的定子槽面积较小、转矩密度和效率较低、齿槽转矩较大。这是由于在该约束条件下，优化过程忽略了定子槽面积的影响。在固定铜耗和电流密度下进行优化时，由于计及定子槽面积的影响，所得到的优化结果与固定电流时相比，具有更高的转矩密度和效率。选取固定铜耗为约束条件，在轻载、额定运行条件下的优化结果具有较高的转矩、相对较高的效率及相对较小的齿槽转矩。

每一个行业中均会存在人员流动问题，这一点属于不可控因素，而工程建设单位也同样会面临此种问题，且人员流动所带来的损失也相对较大。工程造价管理工作较为繁杂，多数工作人员基于长时间忍受巨大的工作量而脱离此行业。工程造价管理具有着一定的地域性特征，也就是在不同的区域中工程造价管理工作形式存在着较大的差异，在同一个团队的长期运作下会形成一种独立的模式，一旦出现人员流动交接工作会面临着诸多难题，且流动人员去往一个全新的单位后也需要接受全新的工作模式以及工程计价方式，从这一点来看，人员流动对原有工作的开展及其自身均会造成较大的影响[5]。

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