在進行永磁同步電機的設(shè)計之前，我們要先了解永磁同步電機的結(jié)構(gòu)，對于此電機的結(jié)構(gòu)，上次我們有詳細介紹過。那么永磁同步電機的設(shè)計及優(yōu)化方法分別是什么呢？接下來請看下面的具體介紹吧！

?

電磁設(shè)計是電機設(shè)計的要點也是難點，可是永磁同步電機的發(fā)展較異步電機晚，是隨著上世紀八十年代永磁材料的發(fā)明才得以被應(yīng)用和推廣。

?

設(shè)計及優(yōu)化方法如下：

?

1、解析法。該辦法多被用于表貼式永磁同步電機的設(shè)計中。經(jīng)過麥克斯韋電磁場理論樹立電機矢量磁位或標(biāo)量磁位的偏微分方程，代入相應(yīng)的邊界約束條件，解析求解磁感應(yīng)強度分布、感應(yīng)電動勢、電磁轉(zhuǎn)矩以及齒槽轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。永磁同步轉(zhuǎn)子一般選用有限塊充磁方向不同的永磁體進行勵磁，磁場分布不易直接解析，可對永磁體磁勢進行傅里葉展開，核算基波和各項諧波在方程中的通解， 終將各個分量累加。定子槽對電機功能的影響一般可選用兩種辦法進行剖析，一種是保角變換法，即經(jīng)過必定的映射條件將有槽定子模型轉(zhuǎn)換成無槽定子模型；另一種是子域法，即將定子槽區(qū)域劃分為有限個子區(qū)域進行求解，各區(qū)域間的聯(lián)接經(jīng)過邊界約束條件進行處理。解析法具有運算簡單、完成便利的特色，經(jīng)過合理建模能夠獲得電機功能參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的表達式。可是，解析法在設(shè)計過程中一般將鐵芯磁導(dǎo)率近似為無窮大，而隨著電機磁路飽滿程度和定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的增加，其設(shè)計的精準(zhǔn)度會急劇下降。

?

2、等效磁路法。該辦法在各類電磁設(shè)計中均較為常用，是將磁路等效為電路，經(jīng)過磁路的歐姆定律，樹立磁路磁阻、磁動勢以及磁通量的方程表達式進行求解。永磁同步磁路設(shè)計不同于電勵磁電機，其磁通軌道除氣隙、定轉(zhuǎn)子的軛部和齒部外還包含永磁體，需求依據(jù)永磁體的材料、結(jié)構(gòu)、尺度、磁化方向?qū)Υ怕愤M行合理等效。永磁同步中永磁體的漏磁磁路較為復(fù)雜，而且漏磁系數(shù)較大，為了提升電機設(shè)計的準(zhǔn)確性，應(yīng)該充分考慮各漏磁途徑的影響，必要時還需適當(dāng)結(jié)合工程需求予以批改。等效磁路法一般將定轉(zhuǎn)子鐵芯材料的飽滿及非線性特征近似為磁導(dǎo)率無窮大予以考慮，也能夠經(jīng)過非線性迭代求解的辦法提升設(shè)計準(zhǔn)確性。等效磁路法具有運算量較小，物理含義清晰的特色，能夠便利地核算永磁同步中永磁體的作業(yè)點，該辦法往往被運用在永磁同步的初步設(shè)計和計劃比較；可是，該設(shè)計辦法全體 性較低，其對設(shè)計人員的經(jīng)歷依賴性大，設(shè)計過程中需求引進各種經(jīng)歷批改系數(shù)才能契合工程設(shè)計要求。

?

3、有限元法。該辦法實質(zhì)是將電機各求解區(qū)域劃分為有限個相連單元，依據(jù)電磁場理論對每個單元樹立帶邊界條件的偏微分方程，經(jīng)過運用變分和離散化將該定解問題轉(zhuǎn)換成代數(shù)方程組進行求解。隨著核算機技術(shù)的高速發(fā)展，如今一般是選用核算機對有限元法進行非線性迭代運算， 終獲得與解析解極為接近的數(shù)值解。有限元法除了能夠有用設(shè)計電機磁路外，還能夠經(jīng)過構(gòu)建三維有限元模型處理解析法和等效磁路法不易處理的電機設(shè)計問題，如永磁體端部效應(yīng)、定子斜槽、斜坡等對電機磁路散布的影響。選用有限元法設(shè)計永磁同步電機具有核算準(zhǔn)確度高的特色，已被許多專家學(xué)者作為一種首要的或許輔佐的手段應(yīng)用于電機設(shè)計；但選用有限元法進行電機設(shè)計及優(yōu)化往往需求較大的運算量。

?

在永磁同步的設(shè)計過程中一般還需結(jié)合各類優(yōu)化算法對參數(shù)進行 尋優(yōu)，即經(jīng)過優(yōu)化算法便利快捷的尋求合理的設(shè)計參數(shù)使得所設(shè)計電機功能指標(biāo) 。關(guān)于選用電磁設(shè)計模型對永磁同步電機進行設(shè)計的問題可歸結(jié)為帶邊界約束條件的數(shù)學(xué)優(yōu)化問題。典型的優(yōu)化方針首要包含電機功率、永磁體結(jié)構(gòu)尺度、電機齒槽轉(zhuǎn)矩、電機轉(zhuǎn)矩密度等以及上述多個指標(biāo)的歸納。為了提升設(shè)計功率，往往還可經(jīng)過剖析舉世電機中各參數(shù)的敏感度，以選取對電機功能影響度較高的設(shè)計參數(shù)變量作為電機的設(shè)計變量。因為永磁同步電機的設(shè)計問題具有多目標(biāo)、多變量、非線性等特色，傳統(tǒng)的優(yōu)化算法很難完成大局 化設(shè)計，因此國內(nèi)外許多專家學(xué)者們針對此問題對大量具有大局搜索才能及易收斂的隨機優(yōu)化算法進行了嘗試，如外表呼應(yīng)法、基因算法、種群算法、忌諱算法、Tabu算法等，并取得了必定的作用。