一种新型永磁同步电机转子结构设计

张海涛

【摘要】介绍了一种新型永磁同步电机转子结构，该转子结构兼顾了表贴式磁钢转子结构和内嵌式磁钢转子结构的特点，同时还实现了平行充磁的转子磁钢充磁方向径向化。采用该转子结构，一者可以实现转子结构可靠，避免在高转速、大扭矩或较强的冲击、振动条件下磁钢脱落，再者经过特殊磁路结构的设计，转子磁路特性接近于一般的表贴式磁钢结构，控制简单、易于实现；三者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、降低了齿槽转矩等。

引言

永磁同步电动机电机体积小、重量轻、效率高、可靠性高，其转矩特性与直流电机一样，具有调节控制方便、调速范围广、动态响应等特点，在数控机床、加工中心、汽车EPS转向等要求高精度、高可靠性的领域，作为交流伺服电动机得到广泛的应用。

按照永磁体安装型式，永磁同步电机可分为表贴式永磁同步电机（Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor， SPM）和内嵌式永磁同步电机（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPM）。IPM由于永磁体安装在铁芯内部，所以转子结构可靠，可以避免在高转速、大扭矩或较强的冲击、振动条件下磁钢脱落，但是由于IPM转子磁路不对称，导致d、q轴电感不等且存在交叉饱和影响，对控制精度要求比较高；SPM由于永磁体安装在转子外圆表面，有磁钢脱落的风险，虽然在实际应用上，可以采取在永磁体外圆增加保护套等措施，但是同时又存在增加了气隙长度，降低磁通密度的缺点。本文提出了一种新型永磁同步电机转子结构，可以兼顾两种转子结构的优点，并进行了理论推导和仿真计算，最后通过试验进行了验证。

1.数学模型

4.结语

本文提出的新型永磁同步电机转子结构，转子结构强度等同于一般的內嵌式转子结构，磁路结构经优化设计可做到表贴式转子结构特点，采用该转子结构电机反电势波形正弦性较好，可作为永磁同步电机（尤其是要求高可靠性、控制简单）转子结构的一种选择。