永磁輔助同步磁阻電機（PMaSynRM）最初由意大利學者A. Vagati首次提出。永磁輔助同步磁阻電機結合了同步磁阻電機（SynRM）和內置式永磁同步電機（IPMSM）的特點，該電機充分利用磁阻轉矩和永磁轉矩，具有功率密度高、效率高、調速范圍寬及體積小、質量輕等顯著優點。因工藝水平和材料的限制，當時對永磁輔助同步磁阻電機的研究和應用并未獲得足夠重視。

近年來，由于稀土永磁體使用量大，價格不斷提升，為減輕永磁電機對稀土的依賴，減少稀土開采對環境的破壞，并在保證電機高性能的同時降低電機成本，永磁輔助同步磁阻電機這一少稀土乃至無稀土的高效電機再次被提出，技術發展迅速，國內外對其研究取得了豐碩的成果，產業化勢頭良好，并在電動汽車和空調、洗衣機等家電領域被廣泛應用。

永磁輔助同步磁阻電機由同步磁阻電機發展而來，通過在磁障中添加永磁材料來提供直軸永磁磁通，既能增大其交、直軸來提升磁阻轉矩，又因轉子磁障中添加永磁材料產生永磁轉矩，增大電機的轉矩密度，從而有效克服了同步磁阻電機本身低功率因數和低轉矩密度的缺點。

這一改變使得原有同步磁阻電機設計方法也不再完全適用于永磁輔助同步磁阻電機，尤其需要重新對其磁障形狀、尺寸、層數以及永磁體的材料、尺寸和用量進行優化設計，以使電機獲得更佳的電磁性能。另外，添加永磁體后，永磁輔助同步磁阻電機運行時的轉子受力情況、損耗分布以及溫度變化也將隨之改變，需要對其轉子機械強度和電機溫升進行深入研究，以確保電機長期可靠運行。

相比于內置式永磁同步電機，永磁輔助同步磁阻電機可在保證電磁性能的同時減少永磁體用量，極大地提高了電機的性價比。盡管它有諸多優點，但其轉矩脈動較高、損耗較大、機械強度較低的劣勢也不容忽視。高轉矩脈動使電機穩定性降低，影響電機甚至系統的可靠性；相比同等條件下的永磁同步電機，其效率更低；較低的機械強度會使電機高速運行時轉子發生形變，從而引發事故。非多相永磁輔助同步磁阻電機本身不具有容錯性，限制了其在更廣闊領域內的應用。

永磁輔助同步磁阻電機在設計、分析等方面存在許多常規電機所不具有的關鍵問題，因此不能照搬常規電機的相關設計及分析方法，而需要進行深入的研究。目前，永磁輔助同步磁阻電機的優化設計、轉矩提升、轉矩脈動抑制、機械強度、溫升分布預測以及容錯設計及控制等方面逐漸成為國內外學者的研究熱點，特別是在家用電器、電動汽車及工業電機等領域。而國內與國外相比仍有較大的差距，對其研制多集中在小功率和低轉速。

在國內外研究現狀的基礎上，哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院、哈爾濱理工大學大型電機電氣與傳熱技術國家地方聯合工程研究中心的曹恒佩、艾萌萌、王延波，在2022年第18期《電工技術學報》上撰文，詳細介紹永磁輔助同步磁阻電機的優化設計、轉矩提升、轉矩脈動抑制、機械強度、溫升分布計算以及容錯設計等方面的最新研究進展。

他們分析了輔助槽與氣隙等設計對轉矩特性的提升，總結中心肋與磁障等設計對機械強度的優化，解釋了永磁輔助同步磁阻電機在不同工況下的溫升分布并總結多相、繞組等設計對永磁輔助同步磁阻電機容錯能力的提高，最后考慮電機行業的發展趨勢，對永磁輔助同步磁阻電機的研究發展進行展望。

研究人員指出，盡管目前在電動汽車、家用電器等領域有了較廣泛的應用，但永磁輔助同步磁阻電機仍存在亟需深入研究的關鍵技術問題，主要包括：

1）損耗與溫升

隨著永磁輔助同步磁阻電機新的應用場合不斷出現，對其最大功率需求日趨增加，使得電機電磁負荷和功率密度不斷提高，加之轉子磁障結構對其運行磁場的影響，尤其是高速應用環境，永磁輔助同步磁阻電機損耗的準確計算仍值得深入研究。在此基礎上，研究不同工況、不同冷卻條件、不同轉子結構對電機溫升分布規律的影響和多物理場雙向耦合方法預測電機全域溫升也是該類電機電磁設計、結構優化甚至擴大應用范圍必須解決的關鍵問題之一。

2）高轉速化、高功率密度化或高轉矩密度化

對永磁輔助同步磁阻電機進行更合理的結構設計和電磁設計，充分利用永磁轉矩和磁阻轉矩，實現更高的功率密度或轉矩密度，達到更好的電磁性能。充分發揮永磁輔助同步磁阻電機高功率密度、高效率等優勢向高速領域發展，以期在航空航天領域發揮更大作用。

3）多目標優化設計

永磁輔助同步磁阻電機的優化設計涉及到電磁、流體流動及傳熱、應力場、轉子動力學以及容錯控制等方面的多約束條件下的多目標綜合優化設計。目前，永磁輔助同步磁阻電機的優化設計多為單一性能如電磁性能的優化，多目標協同優化正逐漸成為其優化設計的主要方向，借助多物理場雙向耦合分析，實現電機的損耗控制、轉矩脈動抑制、轉子強度、冷卻結構及全域溫升預測及抑制等多目標系統優化。

4）容錯電機與故障診斷

對永磁輔助同步磁阻電機進行更合理的容錯設計，并研究其容錯控制策略。合理設計永磁輔助同步磁阻電機的轉子結構、繞組型式及連接方式、永磁體設置位置及形狀等，進一步提升其抗短路能力和電磁性能，準確診斷系統的故障類型、故障位置等也是今后研究的重點。

本文編自2022年第18期《電工技術學報》，論文標題為“永磁輔助同步磁阻電機研究現狀及發展趨勢”。本課題得到國家自然科學基金和黑龍江省自然基金資助項目的支持。