永磁辅助式磁阻同步电机发展现状

1、永磁辅助式磁阻同步电机发展现状永磁辅助式磁阻同步电机的转子结构区别于一般PMSM电机结构,苴转子 结构与st阻电机相似,但也存在 谨区别.横就的at阻电机是在电机转于上开 出多为圆形的轴向迭片，且层数一般比较密集来堆人电机的凸扳比，但转子内部 既不存在永磁休磁钢也没有电励磁绕组。但永磁辅助式磁阻同步电机转子一般采 丿u冲片叠压而成.井在里面放置永磁体,使电机存在永磁休励雄.从而能够产生 水磁磁场叫永磁辅助式磁阻同步电机具有以卜'特点冏冋|叫(1) 电机直轴方向通常为多层永磁体结构.直轴方向磁阻较大，使得电机直 轴电感很小.(2) 电机交轴方向能便磁场较畅通通过，交轴方向磁阻校小.使电机

2、获得根 人的交轴电感。由于电机交直轴电感相差很大'电机凸极比狠大,能产生较大的鐵阻转 矩，与til同转矩能力的水磁同步电机和比.所需要的永織体用金少很釦fit钢 材料对以处川礎性能较弱的II稀l"k必材料，仔的木磁材料施少电机制造成tW电机转子内采用永懑体既珂以提高电机效率和功率圉数.同时也能够减 小逆变器的容民(5)llJ j'll!机永磁磁场磁皤较低.电枢磁场的驅磁能力匹明显、址强，便电 机具有很宽的调速范围，而且当电机出现高速失控时不会造成过压危险，保护电 器设备。水雄辅助式战ia网步电机不仅几疔永磁电机高效率、高功率因数轸特点，而 njur磁阻电机的转矩能力强

3、的优始，一宜都唸到国内外学為的关注。1992年永磁辅助式磁阻同步电机的讨论委员会在IEEELAS年会成立，与会 专家讨论了这种电机的基本工作原理及其市场开发前IU1992年底英国迈里软授制1ST-台小功率这种类型电机,并通过现场对业 机磁密和转矩能力进存测试，基本验证了此种电机转矩大的特点.1999年韩国汉阳丿、学Jung Q u Kim, Jung Ho bee等学者通过有限元方法对 永磴辅助式磁肌同步电机卩传统礁矶电机进行交杵.轴电值参数比较研孤 得出该 种电机在转f内部插入后水磁体*会使交轴电懺卜僻，但会愷交直轴电感差值 变丈，能提高电机功率因数和转倉氓度*且由于永礎体使用而产生磴滞损耗

4、蛮 小皋本可以忽略不计卩叫2004年罗号尼Ik Timisoara大学的Ion Boldca教授对采11诜71体水磁材料的 永磁辅助式磁阻同步电机的退磁能力进行研究*当第一层磁钢较厚时，永磁辅助式磁阻同步电机可以很好的降低不口J逆退磁风险.并且电机转矩性能与稀± 水磁同步电机性能郴当2009年LI本人阪府立人学Takashi Tokuda和Masayuki Sanada等教授YT对采 用铁氧体永磁材料的永磁辅助同步电机的极槽配合进行研究，对采用36惜定子 结构电机,当转子为6极时，电机转矩能力最强，且低速时产生的输出功率最人; 当转子为4极时，电机在高速时能产生最大的输出功率I.20

5、10年口本人阪府立人学K. 13和M. Sanada等学者对永磁辅助同步电机提 出种新型三维气隙结构,相当于用一个缩短的实际间隙长度,其实际气隙长度 仅为传统气隙的70%,这种结构电机在低速时转矩能力提高1.05倍，高速时转 矩能力提高1.03倍。2012年德国帕德博恩大学Milind Paradkar教授设计一款极槽配合为6极54 槽,最大电流为400A的永磁辅助式磁阻同步电机,该电机能驱动一个四人座 轿轧电机转子结构采川四层字型排列，电机永磁体材料为铁氧体永磁，即使 在最人功率时铁氧体也没有发生不可逆退磁2013年口本大阪大学的Masahiro Obata等学者针对现冇混介励磁电动汽车 开

6、发此种类型电机电机转子磁钢使用价格低廉的低性能铁氧体材料,虽然磁场 仅有钱铁硼磁场的三分么一，但转矩能力却与昂贵的钱铁硼电机基本相同。同时 该电机能够显著的利用电机特殊结构带来的磁阻转矩能力,比一般的永磁同步电 机利用率高30%40%,取得了良好的经济效空冋叫国内対，永磁辅助式磁阻同步电机的研究要晚国外，但对其研究也取得一 些突破。2005年6月清华大学赵争鸣教授设计 款永磁辅助式磁阻同步电机，电机 是一种4极的气隙较小的盘式电机，水磁体选用较高性能的钱铁硼材料。并通过 比较分析了磁钢用量,磁钢类型和气隙等参数对电机性能的影响3】。2008年天津火学硕上研究生高原在其导师陈益广教授的指导F设计

7、了一款 4极永磁辅助式磁阻同步电机,探究了气隙长度、永磁材料厚度和种类对电机磁 链和转矩能力的影响，并计算了电机d、q轴电感参数和凸极比；以及磁场饱和 程度对此种电机参数的影响.2009年4月荆楚理工学院陈学珍副教授提出采用分段的方法分别对永分与磁阻部分进行计算，可以通过改变这些来减少交轴电感与増人直轴电感】。2011年10月河南理工大学张清枝副教授提出可以利用参数推导出永磁辅助 式礎阻同步电机本体数学模型并设计了转矩观测器，这些参数对以通过右限元建 模得到】。纯电动大巴应该具有优良的性能，能够实现在低速时大转矩、高功率密度以 及宽调速范m1231.现有的永磁同步驱动电机基本都采用烧结做铁硼永

8、磁,但随 着汽乍产駅不断增人，现仃高性能钱铁硼的产駅已经很难满足市场需求，同时ih J：稀十.资源不断消耗，迫使敘铁硼的价格也水涨船高，使得电机材料成本不断上 涨叫低成本电机的开发首先需要从永磁体材料选择开始，但是不同永磁材料的剩 磁、矫顽力、温度系数等参数相差乜人，在相同结构卜能产生的气隙磁密，转矩 能力也相差Li大。另外以前选用敛铁硼材料时,由丁饮铁硼磁性能比较稳定，因 此在设计饮铁硼电机时较少考虔其退磁It况，但是假如采用铁氧体或其他低矫顽 力的永磁材质时,我们必须将不可逆退磁的情况充分考虑,在设计磁钢充磁厚度 时盂充分考虑磁钢的退磁问题，务必确保磁钢在丁作状态时不会发牛不对逆退由J：铁氧体磁钢的剩磁，矫顽力都较低，促使其充磁方向的厚度及长度都会 比原仃的价格较高材质的要等好儿倍，这样就使得磁钢的体枳会比以前丿、好儿 倍。电机的电磁转矩是山磁阻转矩与水磁转矩两部分组成，询一部分电机转了 结构影响较人，后一部分受气隙磁密影响较人。当磁钢所能产生的气隙磁密较低 时,则其产生的永磁转矩就比较小,为了满足新能源汽车人转矩和低成本的的要 求，就必须尽可能的堀大磁阻转矩,而磁阻转矩的犬小与电机的d轴、q轴的电 感仆很人关系.进而与电机转子屮磁钢的摆放位置，摆放形状仃很人的关系，