永磁体层数对参数的影响分析

永磁辅助同步磁阻电机转子一般采用多层永磁体结构，永磁体的层数不但会影响电机的电磁参数，还会影响转子的结构强度和工艺性。本节在永磁体用量及气隙相同的条件下，对永磁体层数为1～6层的转子结构进行对比分析，图2-17所示为永磁体层数分别为1层、2层、5层的转子模型。

交、直轴电感与永磁体磁链随永磁体层数的变化曲线如图2-18所示。随着永磁体层数的增加，直轴电感几乎不变，而交轴电感、永磁体磁链却大幅增加。当层数达到2层以上时，磁链和交轴电感增加的速度逐渐变缓。

在永磁体用量相同的情况下，永磁体层数越多，外层永磁体越靠近转子外侧，永磁体总的厚度会增加，永磁体工作点有所提升，永磁体磁链得到相应提升。

图2-17 不同永磁体层数的电机转子模型

a）1层永磁体转子 b）2层永磁体转子 c）5层永磁体转子

图2-18 转子永磁体层数对电磁参数的影响

永磁辅助同步磁阻电机的d轴磁路上，由于永磁体磁导率与真空磁导率基本相同，因此d轴电流产生的磁通很难通过永磁体，主要从转子表面的隔磁桥通过。在永磁体用量相当的情况下，隔磁桥的长度也相差不大，所以转子永磁体层数对d轴电感影响很小。(www.xing528.com)

永磁辅助同步磁阻电机的q轴磁路上，q轴电流产生的磁通从定子进入转子时会受到转子槽末端的阻挡，图2-19所示为q轴磁通进入磁力线完全不受阻挡的实心转子、1层永磁体转子、2层永磁体转子、6层永磁体转子时的磁力线分布。

在实心转子中，q轴电流产生的磁通达到最大值。1层永磁体转子的永磁体厚度较大，永磁体的端部正对定子齿，由定子齿部进入转子的q轴磁力线受转子槽阻挡较多，会避开转子槽端部，从其他位置进入转子内部，磁路的磁阻较大。2层永磁体转子在两个永磁体之间增加了一层导磁通道，由定子齿部进入转子的q轴磁力线受转子槽阻挡少了很多，磁路的磁阻也比1层永磁体转子结构小了很多。6层永磁体结构的转子在正对定子齿的位置上，各永磁体之间存在多个导磁通道与之对应，磁力线比较容易进入转子内部，所以q轴磁路磁阻与实心转子最为接近。

图2-20所示为不同层数永磁体电机的L_q随电流的变化曲线。在不同的电流下，均为永磁体层数较多的电机L_q更大。随着电流的增大，几种电机的L_q都会因为磁路饱和而下降，但下降的幅度不同，永磁体层数较多的电机下降幅度更小，使电机在大电流下可以获得更大的输出转矩。

图2-19 不同转子交轴磁力线分布图

a）实心转子 b）1层永磁体转子 c）2层永磁体转子 d）6层永磁体转子

图2-20 不同电机的交轴电感随电流变化曲线