新型永磁电机转子磁路结构设计与分析
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摘 要 本文提出的新型永磁同步电机转子磁路结构，能够使永磁同步电机同时具有内置式转子磁路结构和表贴式转子磁路结构的各自优点。同时采用该磁路结构后，能够使平行充磁的转子磁钢具有等效的径向充磁效果。并且能够增加转子的机械强度，提高电机的运行转速。避免转子在高速运行或冲击振动过程中对磁钢的损坏。通过对磁路结构的特殊设计，使电机的转子磁路特性接近于一般的表贴式磁钢结构，因此对电机的控制更加简单可靠；并且由于转子每极采用两片磁钢，使平行充磁的磁钢达到了径向充磁的目的，从而改善了电机反电势波形、降低了齿槽转矩。
关键词 永磁同步电机；转子结构；谐波畸变率；交直轴电感
中图分类号 TM34 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0079-03
与传统的电励磁同步电机相比，永磁同步电动机具有效率高、结构简单、体积小、重量轻的特点。从控制角度分析，永磁同步电机的转矩特性与直流电机相似，因此，具有调速范围宽，控制系统简单、快速的优点[1]。在新能源汽车驱动、航空航天、伺服传动等控制精度要求高、运行可靠的领域得到广泛应用。
从永磁同步电机磁钢的安装方式划分，可以将永磁同步电机分为表贴式永磁同步电机（SPM）和内置式永磁同步电机（IPM）两种[2]。内置式永磁同步电机由于磁钢嵌在铁芯内部，转子结构更加可靠，使磁钢能够承受更高的转速和冲击。但由于内置式转子磁路的直轴磁导小于交轴磁导，使电机的交直轴电感不相等，并且交直轴磁路具有交叉影响，大大增加了对内置式电机控制的难度，使控制系统更加复杂；表贴式永磁电机的磁钢贴在转子表面，固定方式简单，但可靠性较差。虽然在实际应用中，可以采用绑扎等固定措施，但增加了气隙长度，影响电机的运行性能[3-4]。
本文针对两种磁路结构存在的缺点，提出了新型永磁同步电机转子磁路，该磁路结构同时具有内置式和表贴式转子磁路结构的各自优点，提升了电机的整体性能。并进行了有限元仿真分析，最后通过样机试验测试，验证了该磁路结构的可靠性。
1 数学模型
图1为传统的永磁同步电机转子磁路结构。即表贴式磁路结构和内置式磁路结构。
图1（a）为表贴式转子磁路结构，该结构磁钢固定在转...
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