永磁輔助同步磁阻電機研究現(xiàn)狀文獻綜述永磁輔助同步磁阻電機由同步磁阻電機發(fā)展而來，其定轉(zhuǎn)子結構與同步磁阻電機較為相似，因此永磁輔助同步磁阻電機的設計與優(yōu)化往往始于同步磁阻電機的設計與優(yōu)化。關于同步磁阻電機的定轉(zhuǎn)子結構設計，國內(nèi)外已經(jīng)有大量的研究工作與文章支持。同步磁阻電機的設計包括極槽配合、繞組形式、轉(zhuǎn)子參數(shù)優(yōu)化等，設計的目標主要為提高轉(zhuǎn)矩密度、削弱轉(zhuǎn)矩脈動、提高功率因數(shù)、提高機械強度等，設計的方式主要包括有限元計算、對定轉(zhuǎn)子的參數(shù)化建模、多維參數(shù)掃描等。文獻REF_Ref72801892\r\h[32]首次提出了同步磁阻電機的概念，第一代同步磁阻電機的轉(zhuǎn)子結構如REF_Ref72774080\h圖11所示。此種電機結構所需的沖壓工藝簡單，但電機交直軸磁導相差不大，電機效率和功率因數(shù)都較低。圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s11第一代同步磁阻電機轉(zhuǎn)子結構文獻REF_Ref72801900\r\h[33]提出了第二代同步磁阻電機結構，如REF_Ref72774073\h圖12所示，這種電機轉(zhuǎn)子采用了分塊拼裝的工藝，凸極比最高可達5以上，磁阻轉(zhuǎn)矩得到較大提高，同時轉(zhuǎn)矩脈動有較大改善，但電機轉(zhuǎn)矩密度和功率因數(shù)仍難以滿足工業(yè)生產(chǎn)需要。圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s12第二代同步磁阻電機轉(zhuǎn)子結構文獻REF_Ref72801907\r\h[34]提出了第三代同步磁阻電機結構，主要有軸向疊片式和橫向疊片式兩種轉(zhuǎn)子沖片結構，分別如REF_Ref72774096\h圖13（a）、（b）所示，軸向疊片式轉(zhuǎn)子利用疊片各向磁導率差異，增強電機的凸極性，從而提高電機的轉(zhuǎn)矩密度，但加工難度較大；橫向疊片式轉(zhuǎn)子空氣磁障結構穩(wěn)定，加工難度低，同時磁障形狀易于插入永磁體，適合批量生產(chǎn)。（a）軸向疊片式（b）橫向疊片式圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s13第三代同步磁阻電機轉(zhuǎn)子結構永磁輔助同步磁阻電機最早被提出時，受當時機械加工水平和材料限制，并未未得到學術界與工業(yè)界的重視。從上世紀90年代以來，日本、韓國、德國、意大利等國學者針對新能源汽車領域使用的永磁輔助同步磁阻電機進行了較多的研究與開發(fā)，并制作出了第一批的樣機。永磁輔助同步磁阻電機相關的理論分析、優(yōu)化設計、控制方法等也開始取得進一步的發(fā)展。永磁輔助同步磁阻電機的定子結構的主要設計要點在于選擇合適的極槽配合與繞組型式，提高電機的效率，抑制電機的轉(zhuǎn)矩脈動REF_Ref72804085\r\h[35]-REF_Ref72804344\r\h[40]。文獻REF_Ref72802838\r\h[42]指出可以通過改變定子繞組的連接方式來削弱反電勢諧波。文獻REF_Ref72802842\r\h[43]中指出永磁輔助同步磁阻電機的轉(zhuǎn)矩脈動主要由定子電流產(chǎn)生的磁動勢與永磁磁場相互作用產(chǎn)生，每對極定子槽數(shù)為奇數(shù)時，定子的齒諧波同時具有奇數(shù)和偶數(shù)磁分量，可以降低定轉(zhuǎn)子磁動勢諧波耦合的數(shù)量，從而降低轉(zhuǎn)矩脈動。永磁輔助同步磁阻電機的轉(zhuǎn)子結構較復雜，轉(zhuǎn)子磁障層數(shù)、形狀等參數(shù)與電機的凸極比、磁阻轉(zhuǎn)矩利用率、轉(zhuǎn)矩脈動、電機機械強度等均有緊密聯(lián)系，許多學者在研究同步磁阻電機時在轉(zhuǎn)子結構優(yōu)化方向上做了大量的工作REF_Ref72802651\r\h[44]-REF_Ref72802668\r\h[48]。同步磁阻電機的磁障形狀基本可以分為U型與弧形兩種，對于永磁輔助同步磁阻電機，由于鐵氧體永磁體加工難度較大，而U型磁障有利于插入形狀簡單的永磁體，因此此類電機大多選取U型磁障。轉(zhuǎn)子采用多層磁障結構有助于增大轉(zhuǎn)子交、直軸磁路的不對稱性，從而增強電機凸極性，增大電機的磁阻轉(zhuǎn)矩REF_Ref72803452\r\h[49]。但轉(zhuǎn)子多層磁障結構導致轉(zhuǎn)子鋼片中存在應力集中問題，為了改善應力集中問題，文獻REF_Ref72801145\r\h[50]分析了磁橋?qū)﹄姍C機械強度的影響，并提出了弧形分段磁障結構，較好的結合了U型、弧形兩種磁障結構的優(yōu)點。永磁磁鏈的添加量對永磁輔助同步磁阻電機的性能影響較大。文獻REF_Ref72803661\r\h[51]在定子尺寸與轉(zhuǎn)子疊片不變的情況下，調(diào)整永磁磁鏈與凸極率，優(yōu)化電機的轉(zhuǎn)矩與調(diào)速范圍，并利用有限元法分析了電機在不同永磁磁鏈下的效率、電流幅值、弱磁區(qū)的轉(zhuǎn)速范圍以及電壓限制等問題。兩年后其又在文獻REF_Ref72803666\r\h[52]中，在保持轉(zhuǎn)子磁障設計不變的情況下，探索能使電機的轉(zhuǎn)矩與弱磁范圍同時實現(xiàn)最優(yōu)化的永磁體用量，并以一臺4極24槽的樣機進行了實驗驗證。文獻REF_Ref72803903\r\h[53]研究了磁障內(nèi)永磁體寬度對永磁輔助同步磁阻電機輸出轉(zhuǎn)矩的影響。以三層磁障為例，磁體寬度均相等時，轉(zhuǎn)子第二、三層區(qū)域附近磁場較弱，而第一、四層附近磁場較強，甚至會出現(xiàn)局部飽和，這種不均勻的磁場飽和現(xiàn)象會增大電機的轉(zhuǎn)矩脈動率；在磁體總量相同的情況下令中間永磁體較寬，其余永磁體較窄，此時轉(zhuǎn)子磁障分布較前一種情況更均勻，電機轉(zhuǎn)矩脈動得到明顯削弱。參考文獻江澤民.對中國能源問題的思考[J].上海交通大學學報,2008,42(3):345-359.李俊峰,李廣.碳中和——中國發(fā)展轉(zhuǎn)型的機遇與挑戰(zhàn)[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展,2021,46(01):50-57.徐媚媚,劉國海,陳前,趙文祥.永磁輔助同步磁阻電機設計及其關鍵技術發(fā)展綜述[J].中國電機工程學報,2019(12):1-12.沈建新,蔡順,郝鶴,等.同步磁阻電機分析與設計(連載之十二)永磁輔助同步磁阻電機的設計研究[J].微電機,2017,050(003):79-84.李新華,劉偉,趙云.新能源汽車永磁輔助式同步磁阻電機研發(fā)綜述[C].中國小電機技術研討會.2014.李新華,汪思敏,易夢云,etal.釹鐵硼永磁磁阻同步電機及其仿真分析[J].微特電機,2018(8):49-51.張志耿，湯寧平，許共龍.新型同步磁阻電機的轉(zhuǎn)子結構設計與特性分析[J].電機與控制應用,2016(1):42-47.AnhH,Min-FuH,Kai-JungS,etal.AnInvestigationintotheEffectofPMArrangementsonPMa-SynRMPerformance[J].IEEETransactionsonIndustryApplications,2018:1-1.耿濤,孫建忠,白鳳仙.大功率永磁輔助同步磁阻牽引電機磁極優(yōu)化[J].磁性材料與器件,2020(5):14-17,32.CaiHaiwei，GuanBo，XuLongya．Low-costferritePM-assistedsynchronousreluctancemachineforelectricvehicles[J]．IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2014，61(10)：5741-5748．OoiS,MorimotoS,SanadaM,etal.Performanceevaluationofahigh-power-densityPMASynRMwithferritemagnets[J].IEEETransactionsonIndustryApplications,2013,49(3):1308-1315.OBATAM,MORIMOTOS,SANADAM,etal.CharacteristicofPMASynRMwithferritemagnetsforEV/HEVapplications[C]ElectricalMachinesandSystems(ICEMS),201215thInternationalConferenceonIEEE,2012;1-6.GuglielmiP,VagatiA,PellegrinoGML,etal.Ferriteassistedsynchronousreluctancemachines:Ageneralapproach[C]//InternationalConferenceonElectricalMachines.IEEE,2012郭偉，趙爭鳴．新型同步磁阻永磁電機的結構與電磁參數(shù)關系分析[J]．中國電機工程學報，2005，25(11)：124-128．LaskarisKI，KladasAG．Permanent-magnetshapeoptimizationeffectsonsynchronousmotorperformance[J]．IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2011，58(9)：3776-3783．BarcaroM,BianchiN,MagnussenF.Permanent-magnetoptimizationinpermanent-magnet-assistedsynchronousreluctancemotorforawideconstant-powerspeedrange[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2012,59(6):2495-2502.JungDH,JeongGC,JooKJ,etal.StudyontheoptimaldesignofPMa-SynRMloadingratioforachievementofultra-premiumefficiency[C]//ElectromagneticFieldComputation.IEEE,2017.ParkGJ,KimJS,SonBK,etal.OptimaldesignofPMa-synRMforelectricpropulsionsystemconsideringwideoperationrangeanddemagnetization[J].IEEETransactionsonAppliedSuperconductivity,2018:1-1.李新華,張家思,劉進超.