基于最大效率的永磁无刷直流电动机优化设计

 　　摘要：电机的效率最大为优化日标，提出了一种永磁无刷直流电动机的优化设计方

法。首先从直流电动机的效率公式出发，求出了无刷直流电动机的最大效率与电机性能的

关系，完成电机的初步电磁设计；然后基于等效磁路法用电机设计软件进行电磁核算，

等效磁路法的优点就是求解速度快而又不耗费赞源；最后应用参数化分析技术列电机进

行优化设计。

  

　　关键词：最大效率：永磁无刷直流电动机：等效磁路法：参数优化引 言永磁无刷直

流电动机是一种典型的机电一体化产品，主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路

组成。永磁无刷直流电动机的设计方法主要有两种，一种是传统的等效磁路法，另外一种

是场路耦合法。前者是由起动点和额定点转矩转速数据画出电机的拟机械特性特性曲线，

再根据电机的额定技术指标结合经验公式完成无刷直流电动机的初步的电磁设计，最后

利用各种修正系数修正，其设计结果的精度有时可以满足工程实际需要。但是，过多的经

验系数会引起比较大的误差，致使设计精度下降，很难满足对电机的高效能和高性能的

要求，而且对于电机内部复杂的电磁过程以及电机结构的优化，等效磁路法是不涉及的 ；

后者是先根据磁路计算的结果，利用电磁场有限元软件建模进行仿真分析，得出等效磁

路法中重要的修正系数，比如漏磁系数、计算极弧系数和气隙系数等，把这些系数带回到

等效磁路法的设计步骤中，重新核算电磁设计方案。

　　但是，如果在等效磁路法设计过程中有些参数的设计‘不合理时，引起有限元核算工

作量巨大，效率低下，设计周期漫长。因此，不管采用哪种设计方法，经验参数的合理选

取成为关键，基于此，本文在传统的等效磁路的设计方法基础上，以电机效率最优为目