考虑永磁体不可逆退磁的磁齿轮复合电机设计

陈 彬，肖 勇，李权锋，刘美扬

(1.空调设备及系统运行节能国家重点实验室，珠海 519070；2.广东省制冷设备节能环保技术企业重点实验室，珠海 519070；3.珠海格力电器股份有限公司，珠海 519070)

0 引 言

20世纪50年代，磁齿轮的概念被提出[1]，它具有机械齿轮所不具备的无接触传动、免维护、振动噪声小等优势，但是受限于当时的磁齿轮结构以及磁性材料的发展，其转矩密度不足以满足工业生产的需求[2]。文献[3]提出了一种基于磁场调制原理的高性能磁齿轮，其利用调制环构造气隙中磁导的变化,使两个转子具有齿轮减速的效果，磁齿轮具有可以和机械齿轮相媲美的转矩密度，得到了广泛的讨论[4-8]。

磁齿轮复合电机(以下简称MGM)[9]通过磁场耦合将电机与磁齿轮结合在一起，结构紧凑，具有变速直驱等优点，引起广泛关注[10-14]。文献[15]研究了MGM减速比、极对数等关键参数对其性能的影响。文献[16]研究了MGM结构的优化设计，并且认为内外层永磁体厚度之比为1.5最优。文献[17]针对不同的目标，例如成本、体积、质量，分别对磁齿轮进行优化设计。文献[18]认为磁齿轮永磁体用量大，成本是一个关键问题，探讨了使用铁氧体永磁体的磁齿轮的相关性能。

上述文献针对MGM的性能特别是转矩密度进行了优化，但是没有考虑到永磁体的不可逆退磁以及利用率的问题。若永磁体的尺寸设计不合理，导致不可逆退磁，实际应用时将无法发挥出应有的性能优势，同时永磁体价格较高，其成本将显著影响电机的材料成本，因此永磁体利用率的设计对于工程应用也十分重要。……