The numerical optimization of an electrical machine entails computationally intensive and time-consuming magneto-static finite element (FE) simulation. Generally, this FE-simulation involves varying input geometry, electrical, and material parameters of an electrical machine. The result of the FE simulation characterizes the electromagnetic behavior of the electrical machine. It usually includes nonlinear iron losses and electromagnetic torque and flux at different time-steps for an electrical cycle at each operating point (varying electrical input phase current and control angle). In this paper, we present a novel data-driven deep learning (DL) approach to approximate the electromagnetic behavior of an electrical machine by predicting intermediate measures that include non-linear iron losses, a non-negligible fraction ($\frac{1}{6}$ of a whole electrical period) of the electromagnetic torque and flux at different time-steps for each operating point. The remaining time-steps of the electromagnetic flux and torque for an electrical cycle are estimated by exploiting the magnetic state symmetry of the electrical machine. Then these calculations, along with the system parameters, are fed as input to the physics-based analytical models to estimate characteristic maps and key performance indicators (KPIs) such as material cost, maximum torque, power, torque ripple, etc. The key idea is to train the proposed multi-branch deep neural network (DNN) step by step on a large volume of stored FE data in a supervised manner. Preliminary results exhibit that the predictions of intermediate measures and the subsequent computations of KPIs are close to the ground truth for a new machine design in the input design space. In the end, the quantitative analysis validates that the hybrid approach is more accurate than the existing DNN-based direct prediction of KPIs, which avoids electromagnetic calculations.
翻译:电机的数字优化包含计算密集和耗时的磁磁静定值元素( FE) 模拟。 一般来说, 此 FE 模拟包含电机的不同输入几何、 电动和材料参数。 FE 模拟的结果描述电气机的电磁行为。 它通常包括非线性铁损耗和电磁力力和在电子循环不同时段的通量( 电磁通量和控角) 。 在本文中, 我们展示了一种由数据驱动的中间深度深层学习( DL) 方法, 通过预测电机的电磁行为, 包括电机的输入量、 电气机的输入量、 电机的电磁力和通量。 电机的电磁通量和电动循环的剩余时段, 利用电机的磁状态测度( DL) 方法, 预测电机的电动电磁振动动作的深度测算结果, 连同系统内部测量参数, 一个非线铁的中间测量结果, 一个非隐性部分 (frabr ) 的电动计算结果,, 将电动的电动计算结果 向物理 向物理数据 输入, 数据 向物理 输入 数据 输入, 直流 直流 向物理 直序 直径 向 向 向磁 向 向 向 向 方向 方向 方向 向 向 向 向 方向 方向 方向 向 方向 的 向 向 方向 向 方向 向 向 向 方向 向 向 向 向 向 的 向 的 的 的 向 向 向 向 向 的 的 的 的 的 的 向 向 向 的 的 的 向 的 的 的 向 向 向 向 向 向 向 向 向 的 的 向 向 向 向 向 向 向 的 向 向 向 向 向 向 向 的 的 的 的 的 的 向 向 向 的 向 向 的 向 向 向 向 的 的 向 的 向