永磁無刷直流電機是近年來隨著電力電子技術的發展和新型永磁材料的出現而迅速成熟起來的一種新型機電一體化電機，它具有單位體積轉矩高、轉矩慣性比小起動轉矩高調速特性好等優點，因而在航空航天數控機床、機器人、計算機外圍設備及家用電器等許多方面都獲得了廣泛的應用與傳統的電機相比，永磁無刷直流電機的設計靈活性較大，設計難度高主要體現在：（1）由于永磁體的存在，磁路構成比較復雜，傳統的基于磁路的分析方法難以準確計算永磁無刷直流電機的磁場分布，而需要借助于有限元法進行電機磁場的分柝無刷直流電機設計的靈活性較大，對于某一給定額定值和技術要求，方案的選擇空間較大，電機的極數、相數、繞組型式和其主要尺寸的數值都可以不一樣，幾種方案都可以滿足要求，這就需要詳細分析比較，進行優選，作最后取舍（3）永磁無刷直流電機的控制器與電機本體關系密切，需要進行機電一體化設計，這方面的設計理論和方法有待完善，設計經驗的積累相對較少。
本文提出將人工神經網絡應用于永磁直流無刷電機的電磁設計過程，通過神經網絡在電機幾何設計變量與電機等效電路參數之間建立耦合關系，可以建立電機較準確的數學模型，提高永磁無刷直流電機的設計分析精度。在此基礎上，將人工智能專家系統技術引入永磁無刷直流電機電機設計領域，建立永磁無刷直流電機設計混合型專家系統，能夠模擬設計專家的智能決策過程，提高永磁無刷直流電機設計的智能化水平。
2基于人工神經網絡的電機電路參數預測方法精確預測電機的性能與運行特性一直是電機設計者關注的主要問題，對于永磁無刷直流電機尤為重要。長期以來，有限元法已成為永磁無刷直流電機設計與分析中應用最廣、效果最佳的分析工具然而，有限元法對計算機資源要求較高、計算時間較長在電機設計過程中，有限元法可能要求反復應用于電機性能預測與設計調整過程當設計1臺特殊的無刷直流電機，并算出其各個運行狀態的特性，整個計算過程要求反復進行，計算時間尤其漫長因此，如果能夠研究出一種既能具備有限元法的精度，其計算速度又快于有限元法的新型方法，對電機設計必定具有重要價值。
近年，人工神經網絡理論的研究受到了人們的極大關注，人工神經網絡是一種基于大規模并行處理的非線性動力系統，由于其分布性存儲信息、并行分布處理的特性，使之具有自組織、自學習和容錯性等特點，已廣泛用于許多工程問題中，電機設計領域亦是其應用之一，然而在上述的研究中，神經網絡只是簡單地提供了一個以電機性能為輸入層，電機幾何設計尺寸為輸出層的影射關系考慮到輸入輸出變量之間存在著高度的耦合性和相互關聯性，這使得數據模型的產生與網絡的訓練都較為復雜，且效率較低電路法是永磁直流電機設計過程中經常使用的一種有效分析方法，通過應用電路模型，并以此將電機導磁體材料、幾何設計變量與電機性能參數建立聯系，可以極大地改善這種耦合效應因此，本文將電路法、有限元法與神經網絡相結合，提出了一個適用于永磁無刷直流電機性能計算的新模型，其結構如所示該模型以永磁無刷直流電機的幾何設計變量材料參數為輸入神經元，電機電路參數為輸出神經元，以樣機測試結果或有限元法計算結果為訓練樣本，通過一定的訓練方法和訓練過程實現從電機幾何設計變量到電路參數的映射關系，并進而基于電路模型進行電機的性能計算和運行仿真由于輸入輸出神經元之間不存在耦合關系，使得神經網絡訓練的靈活性和效率都大大提高訓練后的網絡能夠快速地計算給定幾何尺寸電機的電路參數。由于訓練樣本是通過有限元法計算的，考慮了磁路的非線性和具體的尺寸及電樞反應問題，模型的精度也得到保證。與有限元法相比，使用神經網絡計算電機電路參數在保持足夠精度的前提下，大大減少了計算時間利用電機的電路參數，能夠快速而方便地計算電機性能這種神經網絡可以用于電機分析和優化設計領域3磁無刷直流電機設計混合型專家系統的總體設計永磁無刷直流電機設計混合型專家系統是在傳統電機設計專家系統的基礎之上引入人工神經網絡方法而生成，它主要包括基于人工神經網絡技術的電機性能計算模塊和專家系統模塊組成。前者用來精確計算電機的參數和性能，而后者在系統中的作用包括三個方面：（1）根據設計者輸入設計要求，運用基于實例的推理機制，在樣本數據庫中選擇相近的方案，經過初步調整生成初始設計方案，即模擬人類設計專家運用“類比”法確定設計方案的過程。
根據系統發出的不同消息，調用知識庫中不同的知識群，調整電機設計方案，即模擬人類設計專家運用設計經驗與設計知識進行邏輯推理的調整過程。
根據設計者要求的優化目標，幫助設計者選取合適的優化變量和優化目標，建立優化數學模型，實現優化設計的智能化知識庫主要用來存儲電機設計的有關知識，在永磁無刷電機設計混合型專家系統中，它包括以下幾個方面的知識：（1）神經網絡模塊所需要的訓練樣本知i識（2）神經網絡模塊中的權值矩陣（3）基于事例推理所需的實例知i識（4）設計方案評價、調整過程中的經驗知識在系統中，為便于知識庫的管理，實現知識庫與系統的總體框架如所示，整個系統采用基于緊耦合模型的結構，以黑板機制控制設計流程，模塊之間通過內部數據結構傳輸信息，減少了模塊之間的頻繁數據通訊，使得系統運行速度和可靠性均得到提高。
動1態數11據庫推理機制的有效分離，對于不同的知識采取了不同的知識表示方式前三類知識采取數據庫的形式存儲。對于設計過程中所需的經驗知識，則采用規則則一框架形式建立知識庫即以產生式規則描述電機設計領域的各種敘述性知識，以框架結構表示電機設計的各種數據，將功能相同的規則體放在一起，以文體形式存儲，在規則的管理上，則采用框架結構，將知識庫名作為框架名，規則文件名作為槽值名。
3.2推理機制推理系統是專家系統的推理策略實現機制，對于永磁無刷電機設計混合型專家系統，已知的是一組設計目標，據此進行推理、設計，是逆向推理；而在設計過程中，系統根據設計目標得到一初始方案，在此基礎上，利用調整規則調整設計數據，則是由事實向目標的推理過程，屬于正向推理，因此，系統的推理過程是一個正向推理和逆向推理相結合的混合推理過程。考慮到電機設計變量眾多，搜索空間較大，為提高推理效率，推理機制采用“狀態評估一推理”
的模式，即首先判斷當前設計狀態，才調用相應的知識群，采取相應的推理機制系統中將設計狀態分為：（1）方案生成階段，此時采取基于事例的推理方式，通過調用對樣本知識庫進行模糊檢索，尋找相近設計方案生成初始設計方案。（2）方案分析階段，此時調用基于神經網絡的電機性能計算模塊。（3）方案評價階段，應用模糊理論的有關知識對設計方案的主要性能指標和主要電磁參量值等采用偏差系數和識別系數進行模糊描述，對設計方案的狀態進行綜合評價。（4）方案調整階段，根據評價結果，確定推理的方向、目標和需用到的知識，通過推理函數，調用相應知識，實現調整。
采用“狀態評估一推理”的模式實現專家系統的推理機制不僅能夠提高推理效率，而且可使推理機制具有通用性。
4永磁無刷直流電機設計混合型專家系統的設計實現4.1設計流程采用永磁無刷直流電機設計混合型專家系統進行永磁無刷直流電機電磁設計的設計流程如所示，系統以最佳電磁設計方案形成為主線，將人工神經網絡和專家系統貫穿于設計的全過程，電磁設計4.2設計實例現以該系統設計1臺50w永磁無刷直流電機，8極，三相6狀態控制方式，定子外徑60mm，鐵心長度25mm，燒結欽鐵砸永磁材料，結果如表1所示，其中測試值為江蘇省微電機產品技術監測站測試結果表1無刷直流電機設計值與測試值比較項目設計值測試值電源電壓/v額定轉矩/nm額定轉速/（r/min）空載轉速/（r/min）額定電流/a輸入功率/w輸出功率/w效率/（%）測試值中電壓電流、功率和效率均指電機和控制器一體化的系統數據，設計值與測試值基本相符。
5結語本文介紹了一個基于人工神經網絡和專家系統下轉第17頁）了一種定子沖片有24槽的3對極的電動機，轉子是鼠籠式的，額定電壓為三相交流380v，功率120w，空載電流為0.09a，此電動機已應用在一種空調機中，效果較好。國內已有類似的2 3對極的變極電機，沖片也是24槽，3對極運行時的空載電流為0. 25a，雖然不能與它直接比較，但不妨用來作背景，以闡明其未來的應用前景用本文提供的嵌線技術制造電機，其生產過程比較順利，有一定的應用價值本文的研究結果不僅拓寬了電機槽數的可選擇范圍，而且可能會有助于電機設計者學術思想的解放
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
