外转子谐波电机的研究与分析

吴应军，乔维高，蹇林旎

(1.武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉 430070;2.中国科学院深圳先进技术研究院，广东深圳 518055)

谐波电机是一种新型结构的永磁电机。外转子谐波电机具有低速高转矩的特性，能够直接驱动电动汽车，特别适合于当今最具有发展潜力的轮毂电机电动汽车的驱动电机。

目前关于谐波电机的研究得到了广泛的重视，如集成磁性齿轮的外转子谐波电机［1］、优化拓扑结构后的谐波电机［2］和定子为集中绕组的谐波电机［3］等，还有各种不同电机拓扑结构的对比分析。这些研究主要集中在拓扑结构的变化和电机尺寸的优化设计上，但是对该电机的弱磁能力没有深入地计算和分析，而驱动电机的电磁特性和弱磁能力直接影响电动汽车的工作性能，因此研究该电机的弱磁扩速能力很有必要。

1 谐波电机的结构及原理

1.1 电机结构

外转子永磁谐波电机的主要结构如图1所示，其主要由外转子、永磁体、内定子(包括调磁块和绕组线圈)等组成。外转子直接与电动汽车的轮毂连接，内定子部分与固定轴连接。

图1 外转子永磁谐波电机的主要结构

定子绕组分布图如图2所示，图中1、2、3…为槽数，A、B、C 为三相绕组的头端，X、Y、Z 为三相绕组的尾端。每极每相槽数q=0.5，相数m=3，因此该定子绕组是分数槽集中绕组。

图2 绕组连接图

1.2 工作原理

永磁谐波电机与传统永磁电机的结构类似，但是谐波电机的定子靠近永磁体的位置分布着一系列的齿，该齿相当于磁性齿轮［4］的调磁块，用于调节永磁体的磁场分布。……