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节能降耗已经成为国内外能源发展过程中一个极为紧迫的任务，而我国电机的耗电量占总耗电量的60%以上，其中工业电机耗电量约占工业部门总耗电量的75%，因此高效电机的研制对节能减排具有重要意义。本文提出了一种基于多工况下多目标函数优化的电机匹配设计方法，以水泵负载为研究对象，相比于传统基于额定点功率优化设计的方法，周期内电机损耗更小，电机效率更高。
首先，本文介绍了课题的背景以及选题意义，简述了电机及电机系统能耗大的缺点，为了节约能源，研究高效电机势在必行。然而工业流程负载多样性和时变性的特点使得电机匹配设计难度增加，本文选择水泵负载作为研究对象简化分析，还概括了各地区对高效电机的性能要求以及国内外高效电机的研究现状。
然后，本文介绍了永磁同步电机的特点，对三种电机结构做了简述，选择本文研究对象水泵电机的结构为表贴式结构。本文分析了其运行原理和数学特性，对永磁同步电机的数学特性展开了详细的分析，接着介绍了传统电机的设计方法，研究了电机的空间电磁联系，使用场路结合分析法研究永磁同步电机的磁路特性，建立磁路模型和总损耗模型，分析传统基于额定点功率的电机匹配设计方法(Rated Efficiency Optimization，REO)的局限性，从而引出本文多工况下的多目标优化设计方法(Multiple Efficiency Optimization，MEO)。
其次，本文对水泵负载进行了分析。本文研究了水厂水泵机组的配置情况，收集水厂水泵机组流量和扬程等数据，根据流量、扬程等因素与功率的关系，将流量和扬程等数据转换为功率，通过功率散点图分析了水泵机组功率的变化情况，将散点图拟合，将功率的变化情况分为四个区间，选取等面积法分别对功率特征值提取。本文权重的确定主要依据各个分区间内时间占比，从而求出权重值。
最后，本文确定负载匹配功率，建立了多工况下的多目标优化函数模型，设定电机优化参数，设置8个优化变量以及约束条件，选用遗传算法对MEO和REO进行优化。本文比较MEO和REO的结果，得出电机设计参数尺寸的优化过程和不同工况负载下MEO比REO的损耗更小，周期内电机全局效率更高。本文还通过仿真观察设计的电机性能，对比了有限元分析与磁路分析的结果。
首先，本文介绍了课题的背景以及选题意义，简述了电机及电机系统能耗大的缺点，为了节约能源，研究高效电机势在必行。然而工业流程负载多样性和时变性的特点使得电机匹配设计难度增加，本文选择水泵负载作为研究对象简化分析，还概括了各地区对高效电机的性能要求以及国内外高效电机的研究现状。
然后，本文介绍了永磁同步电机的特点，对三种电机结构做了简述，选择本文研究对象水泵电机的结构为表贴式结构。本文分析了其运行原理和数学特性，对永磁同步电机的数学特性展开了详细的分析，接着介绍了传统电机的设计方法，研究了电机的空间电磁联系，使用场路结合分析法研究永磁同步电机的磁路特性，建立磁路模型和总损耗模型，分析传统基于额定点功率的电机匹配设计方法(Rated Efficiency Optimization，REO)的局限性，从而引出本文多工况下的多目标优化设计方法(Multiple Efficiency Optimization，MEO)。
其次，本文对水泵负载进行了分析。本文研究了水厂水泵机组的配置情况，收集水厂水泵机组流量和扬程等数据，根据流量、扬程等因素与功率的关系，将流量和扬程等数据转换为功率，通过功率散点图分析了水泵机组功率的变化情况，将散点图拟合，将功率的变化情况分为四个区间，选取等面积法分别对功率特征值提取。本文权重的确定主要依据各个分区间内时间占比，从而求出权重值。
最后，本文确定负载匹配功率，建立了多工况下的多目标优化函数模型，设定电机优化参数，设置8个优化变量以及约束条件，选用遗传算法对MEO和REO进行优化。本文比较MEO和REO的结果，得出电机设计参数尺寸的优化过程和不同工况负载下MEO比REO的损耗更小，周期内电机全局效率更高。本文还通过仿真观察设计的电机性能，对比了有限元分析与磁路分析的结果。