- 文献综述（或调研报告）：
混合励磁也称复合励磁，是由两种励磁源相互作用以共同实现电磁能量转换的励磁方式。混合励磁电机通常同时存在永磁励磁源与电励磁源，可以在永磁电机的显著优势基础上实现电机气隙磁场的宽范围调节，明显改善电机的调速性能，适用于电动汽车等场合。文献[1]系统阐述了混合励磁电机的基本特点，分析了混合励磁电机调节磁场的一般原理，并按照永磁体放置位置将混合励磁电机分为定子永磁型混合励磁电机和转子永磁型混合励磁电机。转子永磁型混合励磁电机重点需要解决的问题是如何实现无刷化。文献[2]在定子电枢绕组中注入谐波电流，利用转子谐波绕组感应出电动势实现无刷励磁；文献[3]通过特殊的转子磁路分流设计改变电机旁路轴向磁通，实现了电机磁场的无刷调节；文献[4]提出一种爪极结构的混合励磁电机，巧妙地通过转子空腔中的直流励磁绕组来控制爪极下磁通大小，实现无刷化；文献[5]在定子同时放置电枢绕组与励磁绕组，并采用交替极转子结构，通过定子上的交流励磁绕组无刷调节铁芯极磁场，但由于励磁绕组与电枢绕组耦合程度高，气隙磁场较为复杂。文献[6]结合双定子结构、交替极转子与交流励磁，提出一种新型交替极混合励磁电机。该电机同样通过交流励磁绕组无刷调节铁芯极磁场，但励磁绕组置于内定子中，减少电枢绕组与励磁绕组的耦合程度，降低了永磁体发生不可逆退磁的风险，同时内定子结构提高了电机内部空间利用率。
将计算机技术应用于电机的设计和优化计算领域在近几十年发展迅速。在给定设计尺寸后，计算机软件例如Maxwell等能利用有限元模型对电机的性能进行校核计算，通过人为分析校核结果和调整设计参数可以得到较为满意的结果。电机的优化问题是借助于计算机技术，在满足性能要求和规格限制的前提下，根据电机优化设计的数学模型寻求电机设计方案的最优化。
通常算法在寻优过程中需要对当前方案进行有限元计算以得到目标函数值，这无疑对计算机性能提出了较高需求，并且增加了寻优时间。自适应模型作为一种间接的优化模型，通过拟合优化目标和选定设计变量的数学模型减少有限元计算成本，可以大幅提高优化效率。目前得到广泛运用的自适应模型主要有响应面模型（RSM）、径向基函数（RBF）、Kriging模型和人工神经网络模型（ANN）等。文献[7]和[8]都通过建立响应面模型，分析目标函数随各设计变量变化的整体趋势，进而为后一步优化过程确定合理约束范围，文献[9]也通过支持向量机的方法构造响应面模型，拟合了齿槽转矩和空载气隙磁密波形正弦度的数学表达式。文献[10]构造了Kriging模型并基于此模型研究分析了改进EGO算法的效率和稳定性，文献[11]同样采用Kriging模型，同时考虑最坏情况下的不确定性，提出一种鲁棒优化算法以寻找分布均匀的Pareto前沿集。
近几十年来，一些现代智能优化算法在电机优化设计领域得到了迅速地推广和运用，例如遗传算法（GA）、粒子群算法（PSO）、模拟退火法等。文献[12]通过单参数独立优化和遗传算法全局优化两种方法对一种新型磁通切换电机进行优化设计，使电机性能明显提高，文献[13]将传统的模式搜索法与遗传算法结合，首先利用遗传算法在问题空间进行全局搜索，在可接受时间内找到最优方案，然后利用模式搜索法进行局部搜索，在保证得到全局最优解的前提下减少了寻优时间，文献[14]采用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对双定子结构永磁电机进行了多目标寻优，这种改进遗传算法具有优越的收敛速度和收敛精度。文献[9]利用粒子群算法（PSO）分别对两个目标函数进行优化，然后采用修正后的多目标粒子群算法将两个目标函数同步优化，有限元计算后显示优化效果良好，文献[15]同样采用多目标粒子群算法（MPSO）对五种转子拓扑结构的永磁同步电机进行优化，并通过原型机验证了优化方法的可行性。
新型交替极混合励磁电机具有相对复杂的拓扑结构，影响其性能指标的电磁结构参数较多，但每个参数对优化目标的影响程度不同，且各参数之间存在交互作用。通常，可以采用单参数独立优化的方法，这种方法可行性高，优化过程较短，但在优化过程中容易引起优化目标间的冲突，得到的大概率为局部最优解。现代智能算法虽然能得到全局最优的优化方案，但当电机拓扑结构较复杂时，大量的设计变量优化将非常耗时，严重降低了优化效率。如何在优化效果与优化效率之间取得平衡，已成为这类复杂拓扑结构电机优化设计的重要问题。
- 参考文献：
[1] 朱孝勇, 程明, 赵文祥, 张建忠和花为, 《混合励磁电机技术综述与发展展望》, 电工技术学报, 期 01, 页 30–39, 2008.
[2] Lizhi Sun, Xiaolong Gao, Fei Yao, Quntao An和T. Lipo, 《A new type of harmonic current excited brushless synchronous machine based on an open winding pattern》, 2014 IEEE Energy Convers. Congr. Expo. ECCE Energy Convers. Congr. Expo. ECCE 2014 IEEE, 页 2366–2373, 9月 2014, doi: 10.1109/ECCE.2014.6953719.
[3] Z. Zhang, J. Dai, C. Dai和Y. Yan, 《Design Considerations of a Hybrid Excitation Synchronous Machine with Magnetic Shunt Rotor》, IEEE Trans. Magn. Magn. IEEE Trans. IEEE Trans Magn, 卷 49, 期 11, 页 5566–5573, 11月 2013, doi: 10.1109/TMAG.2013.2262000.
[4] T. Kosaka, M. Sridharbabu, M. Yamamoto和N. Matsui, 《Design Studies on Hybrid Excitation Motor for Main Spindle Drive in Machine Tools》, IEEE Trans. Ind. Electron. Ind. Electron. IEEE Trans. IEEE Trans Ind Electron, 卷 57, 期 11, 页 3807–3813, 11月 2010, doi: 10.1109/TIE.2010.2040560.
[5] Shaogang Huang, Zhen Wang, Aifeng Wang, Lu Zhao和Shanming Wang, 《Study on doubly-fed hybrid poles permanent magnet synchronous machine》, IECON 2010 - 36th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc., 页 990–995, 11月 2010, doi: 10.1109/IECON.2010.5675503.
