新型横向磁通永磁电机不同控制策略的对比实验

涂小涛 辜承林

（华中科技大学电气与电子工程学院 武汉 430074）

1 引言

近年来，通过对先进驱动方式的探索和实践，电动汽车采用高效直驱轮毂电机的理念已经形成。这种新的理念就是用分布式直接驱动方式（多台电机）替代传统的集中式间接驱动方式（一台电机），扬弃燃油发动机的车桥结构和传动机构，效率高、控制灵活、结构简约。

横向磁通永磁电机（Transverse-Flux Permanent Magnet Motor，TFPMM）以低速性能好、转矩密度高的特点成为直驱式电动汽车轮毂电机的优选实施方案[1-3]。但现有TFPMM拓扑结构的工艺复杂，基本上不具备小型化基础[4-6]。相比之下，文献[7]提出的拓扑，结构和工艺都相对简单，可较好满足轮毂驱动需要，但依然存在TFPMM功率因数偏低的问题[8-12]，亟待探索技术解决方案。

为此，本文以实用控制方式为基础，分别以永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）和无刷直流电机（Brushless DC Motor，BLDCM）两种驱动模式，对一台3kW（直流侧60V，50A）新型 TFPMM 实验样机进行综合实验研究，探讨有实用价值的直驱式轮毂电机的先进控制手段。

2 实验样机

新型TFPMM实验样机为三相8对极外转子轮毂结构，轴向磁化的永磁体沿圆周均匀分布，由铝环定位圈固定在转子内侧；永磁体衔于定子U形磁轭中，气隙为轴向，三相磁轭相互错开15°机械角度（即120°电角度），永磁体、轴向气隙和定子磁轭构成闭合磁路。图1a和1b分别为3kW样机三维剖切图和实物照片，样机参数见表1。

图1 新型横向磁通永磁轮毂电机Fig.1 Novel transverse-flux permanent magnet motor

表1 样机参数Tab.1 Parameters of the prototype

这种新型电机的特点是三相磁路相互解耦，相间无互感，永磁体轴向磁化，磁体数目减半，轴向尺寸缩短，结构简单，定子线圈绕制简便。……