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摘要：永磁电机在设计过程中，大都选择稀土类的钕铁硼永磁体作为励磁磁场，以此减少线绕式的励磁场使用过程中出现的铜耗现象，避免在设计过程中应用滑环或者碳刷等部件，能够最大程度上减少永磁电机的体积，提升永磁电机的工作效率，节约空间，提升功率密度，所以当前永磁电机已经代替了传统的绕线式的励磁磁场电机，并且已经逐渐取代了异步电机和变频调速电机。
关键词：永磁电机；设计要点；电磁
近年来，伴随着电动汽车的快速发展，作为电动汽车的核心驱动部件——永磁同步电机也因此受到重视。同时，随着对节能减排要求的逐步提高，提升控制器的效率对永磁同步电机的工程应用至关重要。同样的，在提升效率的同时也需要保证电机的控制性能。因此，本文以永磁同步电机为研究对象，通过对永磁同步电机本体模型的分析以及现有控制方法的研究，提出了一种永磁同步电机控制方法，并证明了方法的有效性。
1常见的电机类型
（1）直流电机。直流电机是最容易控制的电机类型，由于直流电机主要由线性的励磁和电枢电流组成，所以能够通过直接对励磁和电枢电流进行控制就可以保证电机的转矩与转速。
（2）感应电机。感应电机使用的安全性较高，且该类型的电机造价比较低，不需要采用电刷进行控制，也不需要定期进行维修，但是这类电机调速性能差，功率因数较低，损耗较高，应用效果并不理想。
（3）开关磁阻电机。这类电机内部结构较为简单，电机的转子内不设置绕组，温度适应能力较强，造价较低，只是在使用过程中必须依靠相应的外设转子才能够进行传导，对开关进行控制，可见，该类电机控制难度较大，尺寸也会比较大，同时噪音和振动比较大，直接影响该类电机的使用。
（4）永磁无刷电机。这类电机用电力电子逆变器替换了电刷，极大程度上降低了电机的磨损程度，减少了维护成本，提升了应用安全性能，且该电机在使用过程中的功率密度比较大，使用效率较高，体积也比较小，所以该类电机被广泛应用于电动汽车上，但是由于该类电机必须采用永磁体进行制作，所需造价较高，一旦温度较高，将直接导致永磁体出现退磁现象。
2永磁电机的设计要点
2.1永磁交流电机专用装配工装（安装平台）设计
针对永磁交流电机装配过程中出现的问题，设计了一套电机安装平台，该平台在保证精度及安全的情况下实现装配。电机组件装配包括定子组件、转子组件、前端盖、后端盖、转子组件上的前轴承和后轴承等零部件的装配，整个安装分三步来实现：①转子组件上前、后轴承的安装；②定子组件与转子组件之间的无损装配；③电机定子组件与前、后端盖的装配。用该电机安装平台固定电机的转子组件和定子组件，在保证定子组件和转子组件中心重合的前提下，沿中心重合轨迹移动定子组件（或转子组件），最终实现两组件的无损对接，达到快捷、安全、精确装配的目的。
2.2永磁电机转子形态
转子形态主要由外转式、内转式、径向气隙构造与轴向气隙构造等多种形态组成。内转式转子形态在使用过程中不会产生较大的惯性力量，所以经常在伺服控制中被广泛使用，而外转式的转子形态在旋转过程中所产生的惯性力量较大，能够被应用于直接驱动的场所。永磁电机依转子形态主要由嵌入型、内藏型和附着型三种类型组成，内藏型的永磁电机经常会在转子内隐藏永磁体，所以永磁体所处较为安全的环境之内，形成坚固的永磁电机结构，保证在高速转动过程中能够较好适应离心力的影响，所以该结构经常被应用于转速较高的场所。表面型的永磁电机能够适应于转速较低或者中级转速的场所，且在应用过程中所产生的效率也是较高的。
2.3自适应寻优MTPA控制方法
通过前文分析可知，采用MTPA控制方法虽然可以满足电机的高效控制，但是在实际工程应用中存在一定的困难。而使用查表法的MTPA控制虽然避免了MTPA的计算，但是又存在精度较低的弊端。
但是查表法有非常明显的快速性优势，因此本文在查表法的基础上提出一种变步长扰动增量法以实现对查表法精度的补偿。其具体执行过程如下所述：首先，根据给定转矩Tm从数据表中选择对应的dq轴电流。由于需要保证输出转矩不小于给定转矩，所以一般查表获得到的dq轴电流均会偏大，也就是会落在给定转矩Tm所对应的点的右侧，会存在一定的电能浪费，需要将数据点左移，但是左侧相邻的点却又会导致转矩偏小，即目标点是位于两者之间的未标定的点。
然后，设置电流Δi，并用已经查表得到的id1和iq1为基础进行扰动计算，即：
若Te1>Tm，则将所得电流赋值给新的id1和iq1，并继续进行扰动计算直到Te1<Tm，则将Δi减半并向相反的方向进行扰动。每当Te1和Tm的关系变化一次，则Δi都减半且改变符号。根据以上分析，自适应寻优MTPA控制的结构框图如下所示，其中MTPA控制框中进行了查表以及扰动计算。
图1动态MTPA矢量控制系统框图
该方法的补偿功能是通过对查表结果的判断自动进行的，不需要人为的去干预，是一种完全自适应的过程，并最终实现最优结果的输出。
2.4尺寸规格
在对永磁电机进行设计过程中，需要对该电机的使用场合进行了解，对永磁电机的负荷量进行把控，以此合理设计尺寸与规格，在对尺寸与规格进行设计的过程中，主要包括对永磁电机的定子内径、铁心长度和永磁体的大小，只有合理进行尺寸的设计，才能够保证电机的大小符合实际应用场合，保证电机的使用质量，尽可能的节约设计成本，保证永磁电机的输出功率，满足电压的实际状况，保证转速符合相关规定。
2.5其他设计问题
确定好永磁电机的尺寸之后，将槽数的数量对绕线匝数的数量进行确定，对永磁电机进行设计的难度主要包括转矩相关因素和铁心的磁场饱和程度，永磁电机极数的多少也将直接影响电机振动的情况，所以这就需要合理对槽数的数量进行确定，合理对相数的多少进行确定，以保证转矩输出的平整程度和电机控制器的效率，相数越多，转矩输出能力就越强，但是设计过程中所需要的功率晶体数量也就越多，设计制造所需的成本也会有所增加，所以大都采用三相交流电作为永磁电机的驱动电源。
并且在进行永磁电机设计的过程中，必须对气隙进行合理把握，需要对永磁电机槽面积的形状及铜线的耐流程度进行确定，以此保证合理进行永磁电机的绕线与制作。在进行电机模型试用的时候，必须对不同相数之间的导体数量与绕线匝数进行确定，合理进行电阻、线径和电感的计算，以此保证铁心能够与永磁电机相饱和，一旦模型出现问题，必须及时进行修整。
2.6材料的选择
当前我国电机所采用材料大都是铁心材料，铁心材料也被称为软磁材料，其在使用过程中能够适应较低的磁滞回路，具有较低的保磁力和较高的倒磁作用，永磁体作为永磁电机的主要材料，其能量密度极高，在机械传动的领域具有非常重要的作用，相对于传统的绕线式激磁场具有显著的应用优势。当前电机材料主要包括铸钢、冷轧矽钢片和锻铁等多种材料。
3结束语
综上所述，随着我国经济水平与科技水平的不断增长，永磁材料的广泛使用，均能够提升永磁材料的性能，相关人员在进行永磁电机设计的过程中，需要充分利用永磁体的磁性，合理安排磁路，优化路径，减少漏磁现象的出现，以保证能够具有针对性的设计永磁磁路，提升永磁电机的性能和质量。
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