在進(jìn)行永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)之前，我們要先了解永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)，對于此電機(jī)的結(jié)構(gòu)，上次我們有詳細(xì)介紹過。那么永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)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(jì)是電機(jī)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)也是難點(diǎn)，可是永磁同步電機(jī)的發(fā)展較異步電機(jī)晚，是隨著上世紀(jì)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(jì)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(jī)的設(shè)計(jì)中。經(jīng)過麥克斯韋電磁場理論樹立電機(jī)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(qiáng)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(jìn)行勵(lì)磁，磁場分布不易直接解析，可對永磁體磁勢進(jìn)行傅里葉展開，核算基波和各項(xiàng)諧波在方程中的通解， 終將各個(gè)分量累加。定子槽對電機(jī)功能的影響一般可選用兩種辦法進(jìn)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(gè)子區(qū)域進(jìn)行求解，各區(qū)域間的聯(lián)接經(jīng)過邊界約束條件進(jìn)行處理。解析法具有運(yùn)算簡單、完成便利的特色，經(jīng)過合理建模能夠獲得電機(jī)功能參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的表達(dá)式。可是，解析法在設(shè)計(jì)過程中一般將鐵芯磁導(dǎo)率近似為無窮大，而隨著電機(jī)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(jì)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(jì)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(dá)式進(jìn)行求解。永磁同步磁路設(shè)計(jì)不同于電勵(lì)磁電機(jī)，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(jìn)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(jī)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，應(yīng)該充分考慮各漏磁途徑的影響，必要時(shí)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(jì)準(zhǔn)確性。等效磁路法具有運(yùn)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(diǎn)，該辦法往往被運(yùn)用在永磁同步的初步設(shè)計(jì)和計(jì)劃比較；可是，該設(shè)計(jì)辦法全體 性較低，其對設(shè)計(jì)人員的經(jīng)歷依賴性大，設(shè)計(jì)過程中需求引進(jìn)各種經(jīng)歷批改系數(shù)才能契合工程設(shè)計(jì)要求。

?

3、有限元法。該辦法實(shí)質(zhì)是將電機(jī)各求解區(qū)域劃分為有限個(gè)相連單元，依據(jù)電磁場理論對每個(gè)單元樹立帶邊界條件的偏微分方程，經(jīng)過運(yùn)用變分和離散化將該定解問題轉(zhuǎn)換成代數(shù)方程組進(jìn)行求解。隨著核算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，如今一般是選用核算機(jī)對有限元法進(jìn)行非線性迭代運(yùn)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(jì)電機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)問題，如永磁體端部效應(yīng)、定子斜槽、斜坡等對電機(jī)磁路散布的影響。選用有限元法設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)；但選用有限元法進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)及優(yōu)化往往需求較大的運(yùn)算量。

?

在永磁同步的設(shè)計(jì)過程中一般還需結(jié)合各類優(yōu)化算法對參數(shù)進(jìn)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(jì)參數(shù)使得所設(shè)計(jì)電機(jī)功能指標(biāo) 。關(guān)于選用電磁設(shè)計(jì)模型對永磁同步電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jī)功率、永磁體結(jié)構(gòu)尺度、電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩、電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度等以及上述多個(gè)指標(biāo)的歸納。為了提升設(shè)計(jì)功率，往往還可經(jīng)過剖析舉世電機(jī)中各參數(shù)的敏感度，以選取對電機(jī)功能影響度較高的設(shè)計(jì)參數(shù)變量作為電機(jī)的設(shè)計(jì)變量。因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)的設(shè)計(jì)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(jì)，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(jī)優(yōu)化算法進(jìn)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。