【摘 要】
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混合励磁分块转子开关磁链电机（HESRFSPM）永磁体和绕组均位于定子侧,转子由数个扇形铁芯块和铝制转子套构成,具有体积小、效率高、铁芯材料利用率高、容错能力强的优点,在电动汽车领域展现了良好的应用潜力。从输出转矩角度考虑,12槽7极HESRFSPM电机为最佳结构,由于电机具有双凸极结构,气隙磁场含有丰富的谐波分量,对电机转矩和转矩脉动产生较大的影响,因此需要分析优化气隙磁场谐波分量。本文以12/
【基金项目】
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国家自然科学基金（51507045）；
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混合励磁分块转子开关磁链电机（HESRFSPM）永磁体和绕组均位于定子侧,转子由数个扇形铁芯块和铝制转子套构成,具有体积小、效率高、铁芯材料利用率高、容错能力强的优点,在电动汽车领域展现了良好的应用潜力。从输出转矩角度考虑,12槽7极HESRFSPM电机为最佳结构,由于电机具有双凸极结构,气隙磁场含有丰富的谐波分量,对电机转矩和转矩脉动产生较大的影响,因此需要分析优化气隙磁场谐波分量。本文以12/7 HESRFSPM电机为例,展开以下研究工作:介绍了12/7等气隙HESRFSPM电机的基本结构,阐述了电机的工作原理,分析了电机磁链和反电动势的变化规律,建立了电机数学模型。电机转矩性能与气隙磁场有效工作谐波有关,本文提出一种具有偏心分块转子结构的不等气隙HESRFSPM电机,该结构通过改变气隙宽度影响气隙磁场有效工作谐波。通过分析气隙磁场确定了影响HESRFSPM电机转矩的有效工作谐波,对比了不同偏心结构下的气隙磁场有效工作谐波和电磁转矩,获得平均转矩性能最优的偏心分块转子结构。其次,基于偏心分块转子结构,在保持平均气隙宽度不变的情况下,分析了偏心结构对电机气隙磁场、齿槽转矩、谐波转矩的影响,得到抑制转矩脉动效果最佳的偏心结构,并与分块转子齿顶开设辅助槽结构相对比,比较了两种分块转子结构下电机齿槽转矩、平均转矩、转矩脉动等性能的差异。最后,加工制造了一台偏心结构的不等气隙HESRFSPM样机,通过样机测试对上述分析结果进行验证。结果表明:（1）影响电机转矩的气隙磁场有效工作谐波为2、3、4、8、9、10次分量,采用偏心距d＞0的偏心分块转子结构,减小了气隙宽度,增大了各次有效工作谐波及相应的各次有效转矩,电机转矩性能获得提升。其中,采用偏心距为3 mm的偏心转子结构,与等气隙电机结构相比,电机平均转矩增大13.84%。（2）在保持平均气隙宽度不变的情况下,偏心转子结构可以通过减少2、4、8、10次气隙磁密谐波削弱齿槽转矩,与等气隙电机结构相比,在保证平均输出转矩不变的同时,该结构可有效抑制转矩脉动。基于偏心转子结构的HESRFSPM电机转矩脉动在弱磁、永磁和增磁运行状态下分别降低了5.14%、2.89%、1.42%。
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