【摘 要】
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磁通切换永磁电机(Flux Switching Permanent Magnet Machines, FSPM)作为一个新类别的电机，研究历史较短。由于其具有高功率密度，高机械强度和高扭矩能力的优势，在过去二十年中FSPM受到了极大的关注。然而，使用昂贵的稀土永磁体作为励磁，会导致FSPM电机的成本增加。为了解决这个问题，本文讨论了混合永磁磁通切换(Hybrid Permanent Magnet
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磁通切换永磁电机(Flux Switching Permanent Magnet Machines, FSPM)作为一个新类别的电机，研究历史较短。由于其具有高功率密度，高机械强度和高扭矩能力的优势，在过去二十年中FSPM受到了极大的关注。然而，使用昂贵的稀土永磁体作为励磁，会导致FSPM电机的成本增加。为了解决这个问题，本文讨论了混合永磁磁通切换(Hybrid Permanent Magnet Flux Switching, HPFS)电机的设计。HPFS电机的设计要点在于保持高扭矩性能的同时，降低电机的成本。通过使用廉价的铁氧体永磁替换一半昂贵的稀土永磁钕铁硼(NdFeB)的策略来实现这一优化目的。本文考虑6槽5极混合永磁磁通切换(HPFS)电机模型，该电机基于6槽5极磁通切换永磁(FSPM)电机。研究过程中，采用JMAGDesigner16.1用于6槽5极HPFS电机的设计和2-D有限元分析。
由于使用了具有低磁能密度的铁氧体永磁体来代替昂贵的NdFeB永磁，因此降低了HPFS电机的电磁性能。为了保持HPFS机器的电磁性能，优化了关键参数，包括定子齿宽、永磁体厚度和转子齿宽。经过优化过程，HPFS电机的齿槽转矩减小，平均转矩增加，转矩波动减小，同时反电动势中的谐波含量也有所减小。控制系统结果表明，HPFS电机能够快速地达到其参考速度及所需转矩，并且能够在该转矩下平稳运行。
最后，本文将HPFS电机与表贴式永磁同步电机(Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous, SPM)进行电磁性能比较。结果表明，在相同负载情况下，HPFS电机具有更好的转矩性能，说明HPFS机器更适合高速应用，而SPM机器适用于低速伺服应用。
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