在電機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新浪潮中，少稀土及無稀土永磁電機(jī)的研究正成為行業(yè)熱點。一項由日本東北大學(xué)S. Ishii團(tuán)隊提出的組合勵磁外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)設(shè)計，以其獨特的結(jié)構(gòu)吸引了廣泛關(guān)注。該電機(jī)采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，巧妙地將稀土永磁體與鐵氧體結(jié)合，不僅稀土用量減少了50%，有效降低了成本，而且轉(zhuǎn)矩性能顯著提升，達(dá)到了普通外轉(zhuǎn)子V字型稀土永磁電機(jī)的1.21倍。這一突破主要得益于電機(jī)凸極比的增加，如圖2所示。
另一項引人注目的創(chuàng)新來自A. Yamada等人的研究，他們基于一字型內(nèi)置永磁同步電機(jī)，設(shè)計出了兩種新型少稀土永磁電機(jī)。這兩種模型在減少稀土材料用量的同時，保持了高效的轉(zhuǎn)矩輸出。模型1的轉(zhuǎn)矩達(dá)到了普通永磁電機(jī)的91.6%，而模型2更是高達(dá)96.3%，且極限轉(zhuǎn)速可超過9000轉(zhuǎn)/分鐘，如圖3所示。
輕稀土永磁電機(jī)的研發(fā)也不甘落后，其中無Dy釹鐵硼技術(shù)的應(yīng)用尤為突出。盡管這種材料因不含Dy元素而在剩磁或矯頑力上有所妥協(xié)，但通過采用聚磁結(jié)構(gòu)，如spoke型轉(zhuǎn)子，仍能實現(xiàn)與常規(guī)永磁電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋o稀土電機(jī)的研發(fā)也在加速推進(jìn)，主要包括鐵氧體助磁的同步磁阻電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)兩大類。
為了提高無稀土永磁電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)矩，研究者們采取了多種策略。W. Kakihara團(tuán)隊通過采用具有聚磁功能的spoke型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和增加鐵氧體用量，顯著提升了電機(jī)的抗退磁能力。同時，他們還通過優(yōu)化電機(jī)設(shè)計，如增加旁路漏磁、降低d軸磁導(dǎo)、采用分布繞組等，進(jìn)一步提高了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出和抗退磁性能。
以豐田普銳斯電機(jī)為設(shè)計目標(biāo)的日本大阪府立大學(xué)S. Morimoto團(tuán)隊，提出了一種新型的永磁輔助同步磁阻電機(jī)。該電機(jī)在磁障式磁阻轉(zhuǎn)子中添加鐵氧體進(jìn)行助磁，不僅提高了電磁轉(zhuǎn)矩，還保持了較高的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受高速運轉(zhuǎn)。在抗退磁方面，該電機(jī)通過創(chuàng)新的磁橋和旁路設(shè)計，為弱磁磁場提供了有效的磁通路徑。
針對非稀土永磁電機(jī)調(diào)速范圍窄的問題，S. I. Kim團(tuán)隊提出了一種創(chuàng)新的分列式輪輻狀鐵氧體電機(jī)。該電機(jī)基于傳統(tǒng)的輪輻結(jié)構(gòu)，將永磁體分成不等寬的兩部分，從而在保持鐵氧體用量不變的情況下，增加了d軸電感強(qiáng)度，有效拓寬了電機(jī)的轉(zhuǎn)速運行范圍。這一設(shè)計不僅提升了電機(jī)的性能，還為未來少稀土及無稀土永磁電機(jī)的發(fā)展提供了新的思路。
