在電機技術(shù)的嶄新探索中，少稀土與無稀土永磁電機的設(shè)計革新正成為科研人員關(guān)注的焦點。這些創(chuàng)新旨在擺脫對傳統(tǒng)稀土資源的重度依賴，同時確?；蛱嵘姍C性能，以響應全球?qū)δ茉葱屎铜h(huán)境保護的迫切需求。
其中，一款名為“少稀土輪輻式永磁無刷電機”的設(shè)計尤為引人注目。該設(shè)計通過精細的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)了稀土材料使用量的大幅下降。其獨特的磁障轉(zhuǎn)子設(shè)計，賦予了電機高凸極比特性，進而顯著提升了轉(zhuǎn)矩輸出。如圖所示，該電機的轉(zhuǎn)子布局彰顯了其設(shè)計的精妙之處。
日本東北大學的科研人員也提出了一種創(chuàng)新方案——組合勵磁外轉(zhuǎn)子永磁電機。該電機巧妙結(jié)合了外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、稀土永磁體與鐵氧體，既有效減少了稀土用量，又顯著提升了轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩的提升主要歸功于電機增加的凸極比，從圖中可以直觀感受到這一設(shè)計帶來的優(yōu)勢。
A. Yamada等人基于一字型內(nèi)置永磁同步電機，研發(fā)出了兩款新型少稀土永磁電機。這兩款電機在大幅削減稀土材料用量的同時，依然保持了較高的轉(zhuǎn)矩輸出水平。其中，模型1的輸出轉(zhuǎn)矩達到了普通永磁電機的91.6%，而模型2更是高達96.3%，且極限轉(zhuǎn)速可輕松突破9000轉(zhuǎn)/分鐘。從圖中可見，這兩款電機的性能表現(xiàn)十分出色。
為了進一步提升無稀土永磁電機的性能，科研人員采取了多種創(chuàng)新策略。例如，通過增加電機旁路漏磁、降低d軸磁導、采用分布繞組以及定轉(zhuǎn)子鐵心不等長結(jié)構(gòu)等方法，顯著提高了電機的抗退磁能力和轉(zhuǎn)矩輸出。同時，還通過采用具有聚磁功能的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和增加鐵氧體用量，有效增強了永磁轉(zhuǎn)矩。
日本大阪府立大學的S. Morimoto等人則提出了一種全新的永磁輔助同步磁阻電機。該電機將磁障式磁阻轉(zhuǎn)子和鐵氧體助磁技術(shù)相結(jié)合，不僅提升了電磁轉(zhuǎn)矩和機械強度，還展示了其獨特的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計。從圖中可以看到，磁橋和旁路為弱磁磁場提供了有效的磁通路徑，從而大幅提高了電機的抗退磁能力。
為了拓寬非稀土永磁電機的調(diào)速范圍，科研人員還提出了一種分列式輪輻狀鐵氧體電機。該電機在傳統(tǒng)輪輻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行了創(chuàng)新，將永磁體分成不等寬的兩部分。這一設(shè)計在保證鐵氧體用量不變的情況下，有效增加了d軸電感強度，從而大幅拓寬了轉(zhuǎn)速運行范圍。這一創(chuàng)新成果有望為非稀土永磁電機的廣泛應用開辟全新的領(lǐng)域。
