李 渊, 王旭平, 白崟儒, 景少勇

(太原理工大学 电气与动力工程学院，山西 太原 030024)

0 引 言

五相永磁同步电机(PMSM)具有体积小、转矩密度大、控制策略丰富等优点，是多相电机的典型代表之一[1-3]。五相PMSM定子绕组中注入的特定比例三次谐波电流所产生的磁场与永磁体的三次谐波磁场作用可以增加电机的输出转矩，进而提升电机的转矩密度，因而受到国内外大量学者的关注[4]。除了基波和三次谐波外，永磁体还会产生其他级数的高次谐波，这些高次谐波会使电机产生转矩脉动，增大电机的振动和噪声，同时还会增加谐波损耗。因此，有必要削弱永磁体产生的除基波和三次谐波以外其他级数的空间谐波。

转子磁极优化技术是PMSM气隙磁场优化的主要途径。文献[5-6]分别通过优化永磁体的外弧和内弧，分析了偏心距对气隙磁密中谐波含量的影响，有限元分析表明，优化偏心距可以提高气隙磁密的正弦度。文献[7]采用不同厚度相同材料的永磁体，通过极弧宽度和永磁体材料的不同组合削弱气隙磁密中的谐波。以上研究均是针对三相PMSM气隙磁场的优化。文献[8-9]通过改变永磁体的形状对表贴式五相PMSM的磁场优化进行了研究，但未涉及内嵌式结构。由于永磁体材料脆且硬，可加工性较差[10]，与采用永磁体形状优化相比，内嵌式永磁同步电机(IPMSM)更宜通过转子形状优化来实现气隙磁场的优化。综上所述，基于转子形状优化设计的三次谐波注入式五相IPMSM的气隙磁场优化，未见相关研究。……