磁通调制电机宽速域弱磁能力与性能研究：从启动到五倍额定转速的探索

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Investigation of the Flux-Weakening Capability and Performance of Flux Modulation Motors from Start up to 5 Times the Rated Speed

本研究针对宽速域运行需求，系统探讨了磁通调制电机（FMM）的弱磁能力（FWC）与转矩-转速特性。研究人员通过Ansys Maxwell仿真对比了四种励磁方式（转子永磁、定子永磁、直流绕组励磁及混合励磁）的性能，并评估了混合电机、绕组切换等优化设计的有效性。实验验证了表贴式永磁FMM样机的可行性，为高转矩密度电机在高速场景的应用提供了重要参考。

　　

磁通调制电机（Flux Modulation Motors, FMM）凭借其高转矩密度成为众多应用的理想选择。这类无刷电机结构多样，根据励磁方式可分为四类：转子永磁（PM）励磁、定子永磁励磁、直流绕组励磁以及混合励磁。研究首先基于绕组函数理论综述了各类励磁方式的工作原理。在某些应用场景中，电机需在宽速域内运行，并要求具备适宜的转矩-转速特性。弱磁能力（Flux-Weakening Capability, FWC）作为一项关键优势被提出，其本质即实现优化的转矩-转速特性。然而，FWC与电机参数直接相关，其提升往往以其他性能指标（如转矩密度和功率因数）的降低为代价。为此，研究系统分析并比较了上述FMM从启动至五倍额定转速范围内的性能表现，以明确最佳转矩-转速特性。此外，针对已提出的混合电机、绕组切换电机等优化设计方案，也进行了性能对比验证。所有结果均通过Ansys Maxwell软件仿真获取。最终，研究团队研制了表贴式永磁FMM样机，并提供了实验数据支持。