基于外转子开槽的永磁辅助开关磁阻电机抑制振动设计与分析

微特电机 ›› 2026, Vol. 54 ›› Issue (2): 38-44.

基于外转子开槽的永磁辅助开关磁阻电机抑制振动设计与分析

申忠利^1,2,尹亮杰^1,2,谢七月^1,2,欧师军^1,2

1. 长沙理工大学人工智能学院,长沙 410114;2. 长沙理工大学电网防灾减灾全国重点实验室,长沙 410114

出版日期:2026-02-28 发布日期:2026-02-28
作者简介:申忠利( 1976—) ,通信作者, 男, 博士, 讲师, 研究方向为光热电站定日镜及其控制系统设计、磁悬浮轴承动力学建模与控制、抑振控制技术等。尹亮杰( 2000—) ,男,硕士研究生,研究方向为开关磁阻电机的优化设计与多物理场仿真。谢七月( 1980—) ,男,博士,教授,研究方向为光热电站镜场布局与优化、智能控制理论及应用等。欧师军( 2001—) ,男,硕士研究生,研究方向为磁悬浮轴承的先进控制技术。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目( 62373067)

Vibration Suppression Design and Analysis of Permanent Magnet Assisted Switch Reluctance Motor Based on Outer Rotor Slotting

SHEN Zhongli^1,2,YIN Liangjie^1,2,XIE Qiyue^1,2,OU Shijun^1,2

1. School of Artificial Intelligence,Changsha University of Science & Technology,Changsha 410114,China;2. State Key Laboratory of Disaster Prevention & Reduction for Power Grid at Changsha University of Science & Technology,Changsha 410114,China

Online:2026-02-28 Published:2026-02-28

摘要/Abstract

摘要： 针对光热电站降低定日镜驱动电机成本、抑制定日镜驱动电机振动的双重需求,本文以开关磁阻电机为基础,设计永磁体辅助式外转子开关磁阻电机( permanent magnet assisted external rotor switched reluctance motor,PMa-ERSRM) 。基于电磁-振动耦合机理,设计双开槽外转子、极靴外转子、齿顶开槽外转子及极靴- 齿顶开槽外转子 4 种结构,以普通外转子为基准,研究了开槽参数对转矩脉动和径向电磁力密度的影响;探究了径向电磁力密度的
空间、时间以及时空特性分布;分析了不同转子结构的固有频率与振动频率响应。仿真结果表明,在所提出的 4 种结构中,双开槽转子结构抑制振动效果表现最优,可降低振动位移 58. 6%、振动速度 29. 8%及振动加速度 38. 3%,为定日镜驱动电机的设计提供了新方案,也为外转子开关磁阻电机抑制振动问题的研究提供了参考。

关键词: 永磁体辅助开关磁阻电机, 转矩脉动, 转子开槽, 径向电磁力

Abstract: To address the dual requirements of reducing drive motor costs and suppressing vibrations in heliostat drive motors for solar thermal power plants, this paper designs a permanent magnet assisted external rotor switched reluctance motor ( PMa-ERSRM) based on the switched reluctance motor ( SRM) principle. Based on the electromagnetic-vibration coupling mechanism, four structural designs were developed: double-slotted outer rotor, pole shoe outer rotor, tooth-top slotted outer rotor,and pole shoe-tooth-top slotted outer rotor. Using the standard outer rotor as a reference,the influence of slotting parameters on torque ripple and radial electromagnetic force density was investigated. The spatial, temporal, and
spatiotemporal characteristics of radial electromagnetic force density distribution were explored. The natural frequencies and vibration frequency responses of different rotor structures were analyzed. Simulation results indicate that among the four proposed structures, the double-slotted rotor exhibits optimal vibration suppression, reducing vibration displacement by 58. 6%, vibration velocity by 29. 8%,and vibration acceleration by 38. 3%. This provides a novel design approach for suntracking motor drives and offers valuable insights for vibration suppression research in external rotor SRM motors.

Key words: permanent magnet-assisted switched reluctance motor, torque pulsation, rotor slotting, radial electromagnetism

中图分类号:

TM352

申忠利, 尹亮杰, 谢七月, 欧师军. 基于外转子开槽的永磁辅助开关磁阻电机抑制振动设计与分析[J]. 微特电机, 2026, 54(2): 38-44.

SHEN Zhongli, YIN Liangjie, XIE Qiyue, OU Shijun. Vibration Suppression Design and Analysis of Permanent Magnet Assisted Switch Reluctance Motor Based on Outer Rotor Slotting[J]. Small & Special Electrical Machines, 2026, 54(2): 38-44.

[1]	展飞, 蔡　辉. 基于三区域 TSF 优化的 SRM 转矩脉动抑制策略[J]. 微特电机, 2026, 54(2): 50-55.
[2]	林桂月, 夏加宽. 基于田口法的十五相感应电机多目标优化设计[J]. 微特电机, 2026, 54(1): 23-27.
[3]	黄　超, 熊　璐, 官岑旭, 龚　宇, 郭　晗. 轮毂驱动电机谐波注入抑制转矩脉动研究[J]. 微特电机, 2025, 53(5): 8-12.
[4]	刘津成, 金阳洋, 林井福, 朱吉毅. 工业机械行业用内嵌式永磁同步电机优化设计[J]. 微特电机, 2025, 53(3): 14-18.
[5]	马瑛岑. 双三相永磁同步电机主动谐波抑制的直接转矩控制策略[J]. 微特电机, 2025, 53(11): 61-68.
[6]	陈　磊, 江　尚, 刘　帅. 考虑转矩脉动的电动汽车传动系统扭转振动抑制[J]. 微特电机, 2024, 52(5): 52-57.
[7]	陈彬 , 杨向宇, 史进飞, 肖勇 , 李霞 , 刘荣哲. 永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动抑制研究[J]. 微特电机, 2024, 52(2): 26-31.
[8]	王宇婷, 胡　岩, 吴家成. 基于磁极错位的轴向磁通永磁电机转矩脉动抑制[J]. 微特电机, 2024, 52(11): 13-19.
[9]	孔佳元, 秦未. Halbach磁化钐铁氮磁环在有刷直流电机的应用设计[J]. 微特电机, 2023, 51(7): 14-17.
[10]	高宇, 王芳群, 郑书坤, 王少俊, 钱锋, 茹伟民. 基于导管泵电机振动噪声的优化设计[J]. 微特电机, 2023, 51(6): 14-20.
[11]	徐衍亮, 张文晶. 双定子盘式横向磁通永磁同步电机的原理分析与转矩脉动抑制[J]. 微特电机, 2023, 51(12): 1-6.
[12]	兰志勇, 叶书帆, 谭皓元, 罗元钧, 彭思齐. 近极槽配合下直驱电机性能分析[J]. 微特电机, 2023, 51(10): 24-28.
[13]	杨建飞, 陈秋仲, 王日茗, 邱鑫, 金振, 张永民, 王浩亮. 无刷直流电机直接转矩控制系统零矢量优化[J]. 微特电机, 2022, 50(9): 12-19.
[14]	刘爱民, 刘权, 娄家川, 于秀孺. 基于天牛须算法的新型开关磁阻电机优化研究[J]. 微特电机, 2022, 50(4): 1-6.
[15]	李博群, 孙志锋. 一种无刷直流电机模型预测占空比补偿量控制算法[J]. 微特电机, 2022, 50(3): 5-10.