摘要：永磁辅助同步磁阻电机设计的主要挑战在于如何确定众多参数以满足电机多个性能指标。永磁辅助同步磁阻电机顶层优化设计概念是指将电机优化设计看作为多参数、多目标的优化问题。该文将该高维的多目标优化问题转化为两个低维的单目标子问题。然后,运用本文提出的解析优化算法求解子问题Ⅰ。运用粒子群算法、带精英策略的遗传算法与模式搜寻算法分别求解子问题Ⅱ。相比于粒子群算法与遗传算法,无论是优化收敛速度还是最终的优化结果,模式搜寻算法均表现更优。随后,运用上述方法优化了4个不同的永磁辅助同步磁阻电机。经过优化后,4个电机的电磁性能均显著提高。最后,通过7.5kW@3 000r/min铁氧体辅助同步磁阻电机实验验证了永磁辅助同步磁阻电机顶层优化设计方法的正确性。

摘要：高速电机中多物理场是强耦合的,其影响是甚至相互矛盾的。因此,高速电机的设计受到多物理场的强制约。此外,变流器的电压和电流都受限,由此也制约了高速电机的设计。当电机功率较大时,所有这些约束变得更加显著,因此较难获得一个很好的优化设计方案。该文以一台350kW、13.5kr/min的大功率高速内置式永磁同步电机作为案例,阐述其设计方法与优化过程。针对不同工况,研究电机永磁磁链与绕组电感的匹配设计,以确保变流器的电压和电流限制均得到满足。之后,通过有限元的手段研究相关的电机设计要点,特别是考虑电磁特性、机械应力和动力学特性的转子拓扑结构;也通过计算流体动力学(CFD)手段研究电机的热性能。由此可实现完整的高速电机多物理场设计。