2.4.1 永磁體層數對參數的影響

永磁輔助同步磁阻電機轉子一般采用多層永磁體結構，永磁體的層數不但會影響電機的電磁參數，還會影響轉子的結構強度和工藝性。本節在永磁體用量及氣隙相同的條件下，對永磁體層數為1～6層的轉子結構進行對比分析，圖2-17所示為永磁體層數分別為1層、2層、5層的轉子模型。

交、直軸電感與永磁體磁鏈隨永磁體層數的變化曲線如圖2-18所示。隨著永磁體層數的增加，直軸電感幾乎不變，而交軸電感、永磁體磁鏈卻大幅增加。當層數達到2層以上時，磁鏈和交軸電感增加的速度逐漸變緩。

在永磁體用量相同的情況下，永磁體層數越多，外層永磁體越靠近轉子外側，永磁體總的厚度會增加，永磁體工作點有所提升，永磁體磁鏈得到相應提升。

圖2-17 不同永磁體層數的電機轉子模型

a）1層永磁體轉子 b）2層永磁體轉子 c）5層永磁體轉子

圖2-18 轉子永磁體層數對電磁參數的影響

永磁輔助同步磁阻電機的d軸磁路上，由于永磁體磁導率與真空磁導率基本相同，因此d軸電流產生的磁通很難通過永磁體，主要從轉子表面的隔磁橋通過。在永磁體用量相當的情況下，隔磁橋的長度也相差不大，所以轉子永磁體層數對d軸電感影響很小。

永磁輔助同步磁阻電機的q軸磁路上，q軸電流產生的磁通從定子進入轉子時會受到轉子槽末端的阻擋，圖2-19所示為q軸磁通進入磁力線完全不受阻擋的實心轉子、1層永磁體轉子、2層永磁體轉子、6層永磁體轉子時的磁力線分布。

在實心轉子中，q軸電流產生的磁通達到最大值。1層永磁體轉子的永磁體厚度較大，永磁體的端部正對定子齒，由定子齒部進入轉子的q軸磁力線受轉子槽阻擋較多，會避開轉子槽端部，從其他位置進入轉子內部，磁路的磁阻較大。2層永磁體轉子在兩個永磁體之間增加了一層導磁通道，由定子齒部進入轉子的q軸磁力線受轉子槽阻擋少了很多，磁路的磁阻也比1層永磁體轉子結構小了很多。6層永磁體結構的轉子在正對定子齒的位置上，各永磁體之間存在多個導磁通道與之對應，磁力線比較容易進入轉子內部，所以q軸磁路磁阻與實心轉子最為接近。

圖2-20所示為不同層數永磁體電機的Lq隨電流的變化曲線。在不同的電流下，均為永磁體層數較多的電機Lq更大。隨著電流的增大，幾種電機的Lq都會因為磁路飽和而下降，但下降的幅度不同，永磁體層數較多的電機下降幅度更小，使電機在大電流下可以獲得更大的輸出轉矩。

圖2-19 不同轉子交軸磁力線分布圖

a）實心轉子 b）1層永磁體轉子 c）2層永磁體轉子 d）6層永磁體轉子

圖2-20 不同電機的交軸電感隨電流變化曲線