Physics-informed neural network for simulating magnetic field of coaxial magnetic gear

计算机科学 人工神经网络 同轴 磁场 领域(数学) 物理 人工智能 电信 数学 量子力学 纯数学
作者
Shubo Hou,Xiuhong Hao,Deng Pan,Wenchao Wu
出处
期刊:Engineering Applications of Artificial Intelligence [Elsevier]
卷期号:133: 108302-108302 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.engappai.2024.108302
摘要

In the process of performance analysis and structure optimization of coaxial magnetic gear, an emerging method for precise magnetic field simulation remains a focal point in engineering research. In this study, we introduce a physics-informed neural network to model the magnetic field of a magnetic gear. We employed a physics-based loss function to optimize neural network parameters to solve the magnetic field of a Maxwell-controlled magnetic gear. Additionally, we developed a joint training model that leverages the continuity of the medium interface. The feasibility of the model was confirmed by solving the magnetic field of a permanent magnet, with an error margin of less than 5%. The model exhibited excellent precision in simulating magnetic field behavior within magnetic gears. We demonstrate that adjusting model parameters enables the creation of a proxy model, which effectively addresses analogous problems. Furthermore, leveraging transfer learning substantially diminishes training time for similar tasks, resulting in a 43% reduction in training cost. Finally, we propose an enhanced physical information neural network with data-physical drive fusion and use a special Poisson's equation solution in the magnetized region as a data drive during training. The enhanced physics-informed neural network effectively solved the magnetic field of a magnetic gear, resulting in a 50% improvement in solution accuracy. This study establishes the groundwork for analyzing and optimizing magnetic gears, providing new research insight for electromagnetic practitioners.
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