东京理科大学成功开发出适合电动汽车使用的开关磁阻电机
可达到永磁电机相同的性能
东京理科大学的千叶明教授成功开发出了一种与现有混合动力（HEV）和纯电动汽车（EV）使用的永磁电机(Permanent Magnet Synchronous Motor：PMSM）具有相同性能，且无需使用稀土永磁材料的电机（见照片）。它属于开关磁阻电机（Switched Reluctance Motors：SRM），通过电机结构以及材料选择等方面的改进，使转矩密度和效率两个重要指标均满足了电动汽车的要求。
开发的SRM样机尺寸与适用于Prius等汽车的PMSM相同，转速在1200r/min的情况下，最大转矩为403Nm（PMSM：400Nm），效率达到86%（PMSM：83%）。SRM电机结构简单，耐热性出色；过去由于体积过大，影响其推广。通过对电机结构的改变和材料选择等方面进行的不断研究，最终成功将转矩密度提高到原有SRM所无法达到的45Nm/l。
具体情况，在电机结构上将定子与转子极数分别增加至18和12（见右下图），并在定子上增加了倾斜角，从而加大了转矩。在材料选择方面，采用了6.5％的硅钢（牌号为10JNEX900），这特别能够提高低输出功率状态下的效率，从而更好地满足了汽车电机的效率要求。在低功率输出状态下，SRM的效率比PMSM具有明显的优势。
现有HEV和EV等驱动电机产品中，使用稀土永磁材料的PMSM电机最为常见。目前9成的稀土材料从中国出口，估计今后随着需求量的增加，其价格将会上涨2～3倍。无需使用稀土材料的SRM的应用前景值得期待。此项开发工作也是日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）推出新一代电动汽车项目中的一个研究课题。
|
电机类型 |
PMSM |
SRM |
|
绕组槽满率（%） |
约57 |
54 |
|
额定输出功率（kW），1200r/min |
50 |
50 |
|
最大转矩（Nm），1200r/min |
400 |
403 |
|
转矩/体积（Nm/L） |
45 |
45 |
|
额定效率（%），1200r/min |
83 |
86 |
|
最高效率（%） |
95 |
95 |
|
铜损耗（W），1200r/min |
10000 |
6926 |
|
铁损耗（W），1200r/min |
283 |
1352 |
|
电流有效值（A），1200r/min |
184 |
209 |
|
电流密度(A/mm2)，1200r/min |
20 |
22.7 |
SRM电机结构与主要特性
原稿刊于 日刊工业新闻社，2009.12.17
张志学、张琳 译，高超 校
