稀土永磁电机的关键技术与高性能电机开发

永磁电机以永磁体产生的磁场为媒介进行机械能和电能的相互转换.在扼要介绍了与稀土永磁电机密切相关的永磁材料的基础上，阐述了稀土永磁电机分析理论、设计计算方法、磁路结构、优化设计、防失磁等应用基础理论与共性关键技术上所取得的进展，简要介绍了所开发的高性能价格比的多种永磁电机——永磁发电机、高效永磁电动机、交流永磁伺服电机和直流电动机，其中特别介绍了两种新型结构的永磁电机，并初步展望了稀土永磁电机的发展前景.     

双稳态及单稳态永磁操动机构的研究

在介绍高压断路器的双稳态永磁操动机构和单稳态永磁操动机构的基础上，采用有限元法分别计算了双稳态和单稳态永磁操动机构的静态磁场分布，分析了两种结构永磁操作机构的保持力大小和永磁材料的结构，布置方式以及尺寸的关系，分析了双稳态和单稳态记尖操作机构在分闸和合闸过程中的速度特性，对两种永磁操动机构的特性进行了对比分析。     

永磁电器磁场的研究

介绍了国内、外永磁材料在电器中的应用情况，探讨了在磁场计算中永磁材料的等效数学模型，给出了含有永磁材料在内的磁场方程和能量泛函．并进行了实例计算．     

基于状态反馈与微分几何的PMSM控制

研究了利用微分几何方法和状态反馈方法设计永磁同步电机转速控制器的可行性.从永磁同步电机的数学模型出发，运用微分几何理论讨论了控制永磁同步电机转速的理论基础，给出了永磁同步电机可以进行精确线性化和输出函数可以取电机转速的条件.在此基础上设计了状态反馈控制器，并研究了这种控制器的动态响应特性和抗干扰能力，同时将这种控制器与同一数学模型下PI控制器进行了控制结果的仿真对比.仿真结果说明利用微分几何理论设计控制器对永磁同步电机模型进行控制是完全可行的，结果是满足要求的.     

直线电机的推力波动及其抑制方法

在高精度微进给数控机床伺服系统中，需要对永磁直线同步电动机(PMLSM)的推力波动进行补偿和控制．目前虽然出现了多种抑制推力波动的方法，但均存在一定的困难．对永磁直线同步电动机的推力波动情况进行了概述．并就抑制永磁直线同步电动机推力波动的措施，从优化永磁直线电动机的设计和采用适当的控制策略两方面进行了总结和阐述．     

电永磁起重器的计算机辅助设计

电永磁起重器是当前国际上流行的新型磁力器件．本文利用计算机进行电永磁起重器的设计，根据有限元法计算永久磁铁磁场，用三次设计法进行优化设计，使设计结呆具有科学性和准确性．     

真空断路器永磁机构计算与分析

在介绍了高压断路器的双稳态永磁机构结构及工作原理的基础上，对其涡流电磁场方程进行了描述，研究了电流源激励下的瞬态磁场，并推导出考虑涡流情况下的非线性瞬态磁场数学模型，建立出永磁机构动态方程.采用耦合法，并且应用了ANSYS软件进行编程来对永磁机构的瞬态场进行计算，对它的线圈电流、动铁芯位移及受力进行分析，并研究了涡流效应对永磁机构的影响，得出应选择电导率小，电磁性能好和损耗低的导磁材料的结论.     

混合励磁永磁同步发电机的分析与设计研究

混合励磁永磁同步发电机是在永磁同步发电机的基础上，在电机的定子或转子上加入电励磁绕组以调节电机主磁通的新型发电机．首先对现有的混合励磁永磁同步发电机结构进行了改进，并详细分析了其改进后的工作原理和设计特点，结合混合励磁永磁同步发电机的工作原理，给出了相应的发电机电励磁控制系统．     

稀土永磁同步电动机隔磁磁桥的设计研究

分析比较了稀土永磁同步电动机的各种隔磁磁桥，应用电磁场数值计算方法对稀土永磁同步电动机常用隔磁磁桥的形状和大小对电机空载漏磁系数的影响进行了深入的研究，总结出了有关规律，为稀土永磁同步电动机的设计提供了重要的依据．     

永磁型无轴承电机的设计与运行分析

针对永磁型无轴承电机设计中转矩绕组和悬浮绕组设计的特殊性，提出了一种永磁体厚度优化设计新方法.该方法基于永磁型无轴承电机运行原理，进行了永磁型转子结构、悬浮绕组和永磁体厚度优化的设计.导出了计及定、转子定位偏心的永磁型无轴承电机悬浮力的解析模型，通过对磁悬浮力与悬浮绕组电流和转子偏心关系的电磁场分析，来验证该模型的精确度，并应用该模型建立了永磁型无轴承电机的控制系统.仿真结果表明，该设计方法提高了永磁型无轴承电机的转矩和悬浮性能，降低了设计的复杂性，且样机具有良好的动、静态悬浮特性.     

遗传算法在稀土永磁屏蔽电机优化设计中的应用

首先介绍了遗传算法的基本原理,然后结合稀土永磁屏蔽电机的特点利用遗传算法对一台屏蔽电泵用稀土永磁屏蔽电机进行了优化设计,取得了满意结果。     

表面响应算法及其在MRI主磁体优化设计中的应用

通过将基于径向基函数的表面响应模型和改进的遗传算法相结合，提出了一种电磁场逆问题优化策略的新方法；该方法一方面利用表面响应模型能够大大节省目标函数评价的时间，另一方面通过改进遗传算法能加速收敛，从而节省了寻优时间.这一方法已应用于永磁完全开放式磁共振成像仪主磁体结构的优化设计.此外，给出了一种产生薄片型磁场的永磁全开放式磁共振成像仪主磁体结构.计算实例表明，所提出的算法能实现多变量寻优，且能大大节省计算时间，易于编程实现.     

基于改进遗传算法的汽车永磁起动机优化设计

针对电机的优化设计是一个复杂的、有约束、多变量优化问题,为了提高优化效率和收敛速度,使电机成本降低,结构更紧凑,采用了改进的遗传算法,将永磁起动机的原始方案直接加在初始种群中,并对交叉概率和变异概率采用了随着适应值变化进行自适应调整的方法．在适应值的计算过程中,为了提高计算准确度,2D有限元模型被用来计算永磁起动机的参数和性能．根据优化结果研制了新的样机,实验结果表明：通过优化,在满足各项性能要求和约束的前提下,降低了电机的成本．     

基于粒子群优化的PID伺服控制器设计

针对耦合和非线性永磁同步电机（PMSM）控制器优化设计的难题,提出了基于粒子群优化（PSO）算法的比例、积分和微分(PID)控制器的优化设计方法.结合PSO的基本原理和PMSM伺服系统的控制策略,给出了优化PID控制器设计的步骤.考虑到综合评价系统的各项性能指标,在优化过程中引入了新的模糊汉明距离的评价策略.同时对遗传算法（GA）和PSO算法优化结果进行对比研究.仿真和实验结果表明,该方法能搜寻到最优或次最优的参数空间,并能取得比GA更好的空间解.优化得到的PID控制器速度响应快、超调量小,有效地提高了伺服系统的动态性能.     

永磁直线电机遗传算法模糊神经网络失步预防策略

针对垂直运动的定子绕组不连续永磁直线电机因扰动使其运行失去同步而不能稳定、安全运行这一问题,将模糊控制、神经网络控制和遗传算法有机结合起来,构建了基于遗传算法模糊神经网络的双模态复合控制结构的永磁直线电机失步预防策略.侧重介绍了该控制模型的构成及工作原理,模糊神经网络的设计及参数的优化方法.仿真试验结果表明,该控制策略精确、可靠、控制方法简单,能够有效地提高垂直运动的定子绕组不连续永磁直线电机及其传动系统的稳定性、安全性.     

混沌粒子群混合算法对微型永磁电机的优化设计

在电机的设计中，常常需要通过优化设计得到合理的电机结构尺寸和参数.电机的设计问题实质上是一种带约束的复杂的非线性连续函数优化问题.要得到一个满意的优化结果不仅要求算法具有较高的精度，而且要有快的收敛速度.提出一种新的混合算法对永磁电机的尺寸和整体结构进行优化设计.将混沌算法和粒子群算法相结合，以微型永磁电机为例，对槽形等多个变量进行优化，结果证明了算法的有效性和快速性，适合于同类问题求解.     

基于粒子群算法的永磁同步电机模糊控制研究

为提高永磁永磁同步电机伺服系统控制性能,提出了基于粒子群优化(PSO)算法的永磁同步电机模糊控制的设计方法,即应用PSO算法全局优化模糊控制器的ka、kb、ku参数和控制规则,提高模糊控制器的控制性能和效果。仿真实验结果表明,优化后的模糊控制器的动、静态性能均优于常规PID控制,具有较高的鲁棒性和控制精度。     

烧结钕铁硼材料的热稳定性对电机设计的影响及合理选择

稀土永磁尤其是烧结钕铁硼永磁材料的出现，对永磁电机的发展起到积极的推动作用，但是钕铁硼永磁电机在运行时产生的不可逆退磁问题一直困扰着这种电机的推广应用.为了解决该问题，着重分析了烧结钕铁硼永磁材料的热稳定性对电机设计、永磁体用量的影响.在大量烧结钕铁硼材料测试分析的基础上，提出了准确、实用的烧结钕铁硼永磁材料的选择标准，即由常温下的磁性能推算永磁体高温热稳定性.实践表明，该方法可以保证永磁电机设计的合理性和运行的可靠性.     

回旋管单阳极磁控注入电子枪的数值计算

研究了回旋管单阳极磁控注入环形电子注电子枪的设计计算原理。并以8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管电子枪为例,利用自编的程序进行数值计算和优化。讨论了空间电荷的影响和速度零散的改善,得到最佳的电极和电子注参数。电子枪已经应用于8 mm三次谐波永磁包装回旋振荡管研制中。得到了良好的效果。