电动自行车用磁通切换电机研究*

杜爱赫,解 伟,施振川,郑庆圭

(1.中国科学院福建物质结构研究所，福建 福州 350002;2.中国科学院大学，北京 100049)

0 引 言

电动自行车作为一种便捷且环保的个人交通工具，能够缓解城市交通压力，符合当今节能环保的发展理念，得到了越来越多的关注。随着电动自行车推广应用，人们对其电机运行的噪声、使用寿命等提出了越来越高的要求[1-2]。

目前电动自行车用电机类型主要有永磁同步电机(PMSM)、无刷直流电机(BLDCM)、感应电机(IM)、开关磁阻电机(SRM)等[3-4]。PMSM和BLDCM功率密度高、可控性强，但永磁体位于转子侧不易于冷却，会导致失磁风险，降低可靠性；IM制造成本低，但转矩密度和效率较低；SRM结构简单但振动噪声问题难以解决[5-6]。磁通切换电机不仅功率密度高，而且由于永磁体位于定子侧，转子仅由导磁材料构成，结构简单且不易受复杂工况影响，可以保障电机更长久工作，是一类满足电动自行车应用要求的电机[7-8]。然而，磁通切换电机由于其双凸极结构和聚磁效应，存在较大的齿槽转矩，会导致电机产生更大的转矩脉动、径向电磁力和噪声，用于电动自行车时会影响骑乘舒适性[9]。因此，如何在保持高功率密度和高可靠性的前提下，减少磁通切换电机转矩脉动和振动噪声，成为了业界研究的热点问题。

当前磁通切换电机齿槽转矩抑制方法主要从控制和本体2方面入手。在控制角度通常采用谐波电流注入的方法，但这样会在增加控制系统复杂度的同时造成额外的损耗[10]。……