张文娟，张志刚



全谐波永磁同步电机对比分析研究

张文娟，张志刚

（长沙学院电子信息与电气工程学院，长沙 410002）

本文提出了全谐波转矩永磁电机。在现有永磁电机材料和结构的基础上，通过对电机定子绕组改进和优化控制，使其产生富含谐波的定子旋转磁场，并与永磁转子磁场实时保持正交的相位关系，在满足电磁转矩最大化基本条件下，充分利用永磁同步电机的谐波磁场产生稳定的电磁转矩，从而达到提高转矩密度的目的。通过与传统永磁电机以及直流无刷电机进行对比分析，验证了全谐波永磁同步电机的优越性。

全谐波转矩 高转矩密度 方波磁场 永磁同步电机

0 引言

交流永磁电机具有高效、高功率密度等优点，在数控机床、工业机器人、机械手等工业产品和磁悬浮列车、电动汽车、舰船电力推动等大功率电气传动领域得到了广泛的应用[1]。随着产品升级和技术的发展，人们对伺服驱动电机性能提出了更高的要求。转矩特性是交流永磁电机最重要的特性之一，在某些应用领域，如工业机器人和电动汽车驱动等迫切需要转矩密度高、过载能力强的伺服驱动电机

目前，国内外学者对提高电机转矩密度的理论和方法进行了大量的研究，归结起来可以分为以下三类：通过优化电磁设计参数提高转矩密度、采用新型结构电机提高转矩密度和采用新材料和新工艺提高转矩密度。其中，日本丰田公司的Pruis系列电动汽车驱动电机，该公司Pruis00型驱动电机的转子磁钢结构为“一”型，而Pruis05型驱动电机转子磁钢改为“V”型，使得电机的磁阻转矩大幅提高，电机的转矩密度随之提高了9%。……