軸向磁通開關(guān)磁阻電機定子磁極優(yōu)化設計

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軸向磁通開關(guān)磁阻電機定子磁極優(yōu)化設計

開關(guān)磁阻（SR）電機使用非稀土材料，同時SR電機技術(shù)也成為電動汽車廣泛使用的技術(shù)。軸向磁通結(jié)構(gòu)能夠有效利用電動輪驅(qū)動扁平型電機的空間。研究軸向磁通SR電機的優(yōu)化設計，在定子磁極長度確定的情況下最大限度地提高轉(zhuǎn)矩密度。利用有限元分析能夠優(yōu)化定子磁極長度以增加轉(zhuǎn)矩密度。定子磁極的長度增加，磁動勢變大，但電機體積也會相應增加。根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩密度對應的轉(zhuǎn)子直徑確定定子磁極的最佳長度，并對軸向磁通SR電機進行設計。據(jù)此設計的軸向磁通SR電機轉(zhuǎn)矩密度較高，當定子磁極長度為22mm時，電機轉(zhuǎn)矩密度達到最大（51N·m/mm3）。此外，該電機還具有較高的效率。

通過在車輪內(nèi)部安裝驅(qū)動電機驅(qū)動電動汽車，這樣可節(jié)省空間，減少機械損耗。驅(qū)動電機可以獨立地控制每個車輪。驅(qū)動電動汽車多使用永磁同步電機（PMSM），其使用稀土材料，成本很高；高速時感應電壓容易引發(fā)磁場控制故障，停止轉(zhuǎn)動時還會出現(xiàn)短路故障。SR電機無感應電壓在電機控制方面更安全，同時使用非稀土材料成本較低。SR電機缺點是磁凸極會導致較大的轉(zhuǎn)矩波動，產(chǎn)生較大振動和噪聲。軸向磁通結(jié)構(gòu)能夠提高轉(zhuǎn)矩密度，有效利用內(nèi)孔空間和線圈端部空間。

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

編譯：王亮