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轻稀土与无稀土永磁电机:技术创新引领绿色动力新篇章

时间:2025-01-29 09:44:31来源:ITBEAR编辑:快讯团队

在电机技术的创新浪潮中,少稀土及无稀土永磁电机的研究正成为行业热点。一项由日本东北大学S. Ishii团队提出的组合励磁外转子永磁电机设计,以其独特的结构吸引了广泛关注。该电机采用外转子结构,巧妙地将稀土永磁体与铁氧体结合,不仅稀土用量减少了50%,有效降低了成本,而且转矩性能显著提升,达到了普通外转子V字型稀土永磁电机的1.21倍。这一突破主要得益于电机凸极比的增加,如图2所示。

另一项引人注目的创新来自A. Yamada等人的研究,他们基于一字型内置永磁同步电机,设计出了两种新型少稀土永磁电机。这两种模型在减少稀土材料用量的同时,保持了高效的转矩输出。模型1的转矩达到了普通永磁电机的91.6%,而模型2更是高达96.3%,且极限转速可超过9000转/分钟,如图3所示。

轻稀土永磁电机的研发也不甘落后,其中无Dy钕铁硼技术的应用尤为突出。尽管这种材料因不含Dy元素而在剩磁或矫顽力上有所妥协,但通过采用聚磁结构,如spoke型转子,仍能实现与常规永磁电机相当的性能。无稀土电机的研发也在加速推进,主要包括铁氧体助磁的同步磁阻电机和开关磁阻电机两大类。

为了提高无稀土永磁电机的永磁转矩,研究者们采取了多种策略。W. Kakihara团队通过采用具有聚磁功能的spoke型转子结构和增加铁氧体用量,显著提升了电机的抗退磁能力。同时,他们还通过优化电机设计,如增加旁路漏磁、降低d轴磁导、采用分布绕组等,进一步提高了电机的转矩输出和抗退磁性能。

以丰田普锐斯电机为设计目标的日本大阪府立大学S. Morimoto团队,提出了一种新型的永磁辅助同步磁阻电机。该电机在磁障式磁阻转子中添加铁氧体进行助磁,不仅提高了电磁转矩,还保持了较高的机械强度,能够承受高速运转。在抗退磁方面,该电机通过创新的磁桥和旁路设计,为弱磁磁场提供了有效的磁通路径。

针对非稀土永磁电机调速范围窄的问题,S. I. Kim团队提出了一种创新的分列式轮辐状铁氧体电机。该电机基于传统的轮辐结构,将永磁体分成不等宽的两部分,从而在保持铁氧体用量不变的情况下,增加了d轴电感强度,有效拓宽了电机的转速运行范围。这一设计不仅提升了电机的性能,还为未来少稀土及无稀土永磁电机的发展提供了新的思路。

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