با توجه به افزایش روز افزون آلودگی هوای ناشی از مصرف سوخت های فسیلی، بشر همواره به دنبال کاهش مصرف این نوع سوخت ها بوده است. خودروها یکی از منابع اصلی مصرف سوخت های فسیلی و تولید آلودگی در شهر های بزرگ به شمار می آیند. بنابراین محققان همواره به دنبال افزایش بازده خودروها بوده اند تا بتوانند علاوه بر کاهش میزان سوخت مصرفی، آلودگی ناشی از این سوخت ها را نیز کاهش دهند. یکی از راه های افزایش بازده خودروها، حذف بعضی از قسمت های مکانیکی و همچنین ترکیب بعضی از قسمت های الکتریکی می باشد. به عنوان مثال با حذف چرخ طیار و ترکیب استارتر و دینام و قرار دادن یک ماشین الکتریکی به جای این دو بخش، علاوه بر کاهش پیچیدگی ساختار و کاهش وزن خودرو می توان بازده را تا میزان قابل توجهی افزایش داد. ماشین الکتریکی که به جای این دو بخش قرار می گیرد را استارتر- آلترناتور می نامند. در این پایان نامه ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی به دلیل بازده بالا ، چگالی توان وگشتاور بالا برای این کاربرد مورد استفاده قرار می گیرد. ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی با توجه به محدودیت ها واستانداردهای موجود برای این کاربرد طراحی می شود. ماشین طراحی شده با استفاده از روش المان محدود و آنالیز حساسیت به منظور دست یابی به استاندارد های ارائه شده، بهبود داده می شود. به دلیل زمان بر بودن بهینه سازی با استفاده از روش المان محدود و آنالیز حساسیت از روش مدل گسترده به منظور مدل کردن ماشین و بهینه سازی آن استفاده شده است. برای بررسی صحت مدل گسترده در محاسبه پارامترهای ماشین ، نتایج حاصل از ماشین بهبود داده شده با استفاده از المان محدود و آنالیز حساسیت، با نتایج مدل گسترده مقایسه شده است. در انتها با استفاده از روش مدل گسترده و الگوریتم ژنتیک اقدام به بهینه سازی بعضی از ابعاد ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی، به منظور افزایش چگالی توان در حالت ژنراتوری ، افزایش متوسط گشتاور راه اندازی و کاهش ریپل گشتاور راه اندازی شده است. به منظور دست یابی به چگالی گشتاور بالا، بازده بالا، و ریپل گشتاور پایین در ماشین های مغناطیس دائم داخلی باید مولفه اول چگالی شار در فاصله هوایی، بیشینه و thd، کمینه شود. در این پایان نامه به منظور دست یابی به اهداف مورد نظر برای ماشین مغناطیس دائم داخلی از یک روش ترکیبی متشکل از مدل گسترده، معادلات پواسن و نگاشت استفاده شده است. با استفاده از روش ارائه شده می توان میدان شعاعی و مماسی را با دقت بالا محاسبه کرد و در بهینه سازی با تکرار زیاد با توجه به زمان محاسبه بسیار پایین، مورد استفاده قرار داد. برای بررسی صحت روش ارائه شده نتایج تحلیلی با نتایج المان محدود مقایسه شده است.