一种用于自主船舶推进的永磁集中磁通同步磁阻电机，具有扭矩提升特性

《IEEE Transactions on Transportation Electrification》：A Permanent Magnet Concentrated-Flux Synchronous Reluctance Motor With Torque Improvement for Autonomous Ship Propulsion

用于无人船推进的永磁集中绕组同步 reluctance电动机（PMC-SynRM）通过非对称转子结构优化，显著提升气隙磁通密度、磁阻转矩和功率因数，同时实现最大磁阻转矩与磁阻转矩的相位叠加，增强转矩密度并降低波动。基于多目标优化算法分析参数影响，并通过原型测试验证其有效性和稳定性。

　　

摘要：

本文重点研究了一种用于自主船舶推进系统的永磁集中磁通同步磁阻电机（PMC-SynRM）的设计与优化。为了满足推进电机的性能和稳定性要求，所提出的PMC-SynRM采用了非对称转子结构，其磁通屏障和永磁体（PMs）的配置也是非对称的，这种设计能够产生集中磁通效应，显著提高气隙磁通密度、磁转矩和功率因数。同时，最大磁转矩和磁阻转矩在同一电流相位下叠加，从而提高了转矩成分的利用率，实现了高转矩密度和低转矩波动。文章分析了非对称转子参数对转矩性能的影响，并采用多目标优化算法对转矩性能进行了优化。通过与传统的永磁同步磁阻电机（PM-SynRM）进行比较，突出了所提设计的有效性和稳定性。最后，制造了所提出的PMC-SynRM原型，并进行了测试以验证其电机性能。

引言

电动自主船舶在海洋监测、科学研究、军事应用等领域展现了广泛的应用前景。作为为自主船舶提供动力的关键设备，推进电机的良好转矩性能是完成各项任务的前提[1]。永磁同步电机（PMSM）因其高转矩密度、高功率密度和高效率等优点而被广泛采用[2]。然而，其较窄的速度范围、较低的凸极比（q轴电感与d轴电感的比值）、对材料的强依赖性等问题限制了其应用和推广[3]。