轴向磁通开关磁阻电机定子磁极优化设计



轴向磁通开关磁阻电机定子磁极优化设计

开关磁阻（SR）电机使用非稀土材料，同时SR电机技术也成为电动汽车广泛使用的技术。轴向磁通结构能够有效利用电动轮驱动扁平型电机的空间。研究轴向磁通SR电机的优化设计，在定子磁极长度确定的情况下最大限度地提高转矩密度。利用有限元分析能够优化定子磁极长度以增加转矩密度。定子磁极的长度增加，磁动势变大，但电机体积也会相应增加。根据最大转矩密度对应的转子直径确定定子磁极的最佳长度，并对轴向磁通SR电机进行设计。据此设计的轴向磁通SR电机转矩密度较高，当定子磁极长度为22mm时，电机转矩密度达到最大（51N·m/mm3）。此外，该电机还具有较高的效率。

通过在车轮内部安装驱动电机驱动电动汽车，这样可节省空间，减少机械损耗。驱动电机可以独立地控制每个车轮。驱动电动汽车多使用永磁同步电机（PMSM），其使用稀土材料，成本很高；高速时感应电压容易引发磁场控制故障，停止转动时还会出现短路故障。SR电机无感应电压在电机控制方面更安全，同时使用非稀土材料成本较低。SR电机缺点是磁凸极会导致较大的转矩波动，产生较大振动和噪声。轴向磁通结构能够提高转矩密度，有效利用内孔空间和线圈端部空间。

Murakami et al. 2014 International Conference on Electrical Machines（ICEM），Berlin-Sept 2-5，2014.

编译：王亮