什么是HSM？

永磁電機(jī)常見的分為兩種，表貼式和內(nèi)嵌式。

下圖左邊為表貼式，紅色和綠色的磁鋼貼在轉(zhuǎn)子的表面；

下圖右邊為內(nèi)嵌式，紅色和綠色的磁鋼嵌入到了轉(zhuǎn)子內(nèi)部。

相比表貼式，內(nèi)嵌式電機(jī)由于DQ軸磁路不一致，DQ軸電感不一樣，存在凸極效應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩（簡單說就是在相同電機(jī)電流下，內(nèi)嵌式能輸出更多的轉(zhuǎn)矩），效率更高，運(yùn)行范圍更寬，但同時(shí)帶來的問題就是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本增加。

既然在轉(zhuǎn)子上打洞，能增加凸極效應(yīng)，并增加磁阻轉(zhuǎn)矩，為什么我不狠狠的多開幾個(gè)洞呢？而且磁鋼還很貴，為啥我不取消磁鋼，只利用磁阻轉(zhuǎn)矩呢？于是有了磁阻電機(jī)，如下圖所示。

但磁阻電機(jī)在現(xiàn)有技術(shù)條件下，噪聲較大，有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在汽車行業(yè)還沒有大范圍推廣開來。

于是就有了中間技術(shù)路線的產(chǎn)生，混合磁阻電機(jī)，如下圖所示?；旌洗抛桦姍C(jī)既保留了磁鋼（但磁鋼用量減小很多），又開了很多孔，最大化的增加凸極效應(yīng)。

這種混合磁阻電機(jī)，由于磁鋼用量少，運(yùn)行范圍更寬，效率高，重量更輕。

這里有必要提一下運(yùn)行范圍寬這個(gè)概念。電機(jī)分為低速恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和高速恒功率區(qū)，兩個(gè)區(qū)的分界轉(zhuǎn)速叫拐點(diǎn)Ne，電機(jī)恒功率區(qū)能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速叫Nmax。從電機(jī)應(yīng)用的角度，我們希望Nmax/Ne越大越好，也就是恒功率區(qū)持續(xù)范圍越寬越好。但受電機(jī)自身設(shè)計(jì)參數(shù)（反電動(dòng)勢，Ld和Lq）的限制，有的電機(jī)Nmax只能持續(xù)很小一段，就很快衰減到了0。對于混合磁阻電機(jī)，由于磁阻轉(zhuǎn)矩占很大一部分，其恒功率區(qū)可以很寬，有利于車輛驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。

寶馬i3電機(jī)

寶馬的i3純電動(dòng)和i8混合動(dòng)力車型上，就用的混合磁阻電機(jī)。

題外話：i3這車，我覺得從內(nèi)而外，除了BMW標(biāo)以外，都很丑。i8沒見過。

和Leaf的2013款電機(jī)比起來，峰值轉(zhuǎn)矩差不多，但峰值功率提高了不少，重量減小了很多。

題外話：匯川2016年與瑞士Brusa公司戰(zhàn)略合作，Brusa的主打電機(jī)就是HSM混合式同步電機(jī)。

電機(jī)專利

寶馬在2012年申請了一篇US 2012/0267977的電機(jī)專利。

該專利并不是重新定義了一種混合磁阻電機(jī)，而是在混合磁阻電機(jī)的基礎(chǔ)上，保護(hù)了槽孔組（air-filled recess group）的發(fā)明。槽孔組用以優(yōu)化磁密的分布，減小渦流損耗。

外文專利洋洋灑灑好幾頁，內(nèi)容晦澀，表達(dá)既嚴(yán)謹(jǐn)又啰嗦，這里老四給大家展示最精華的說明圖，用幾句話給大家說明白。

上圖就是該專利的核心圖，畫了電機(jī)一個(gè)極的示意圖。

圖中的紅色24和25就是放置磁鋼的位置，每極放上下兩個(gè)磁鋼。

圖中的30和31就是磁密調(diào)整用槽孔組（紅框），每極有左右兩個(gè)槽孔組，每組有三個(gè)空氣槽。每槽組左右還有兩個(gè)空腔26/27/28/29（ 黃色 ）。

槽組里的槽孔一端和轉(zhuǎn)子外沿相鄰，而且各槽和外沿的距離基本一致，用以優(yōu)化磁密分布；槽孔的另外一端指向D軸，使得槽孔基本與Q軸平行，以減小對Q軸的影響。

通過圖中可以看到，槽孔組分布在兩層磁鋼和兩個(gè)空腔中間，目的就是優(yōu)化磁密分布，減小齒槽效應(yīng)造成的渦流鐵損，特別是高速弱磁區(qū)的鐵損。

槽孔可以在硅鋼片沖壓工序中進(jìn)行打孔，并不會(huì)增加生產(chǎn)成本。

上圖是i3電機(jī)的實(shí)物，可以看到實(shí)物里，槽孔組只有2個(gè)槽。專利保護(hù)的是槽孔組，不是槽的個(gè)數(shù)，所以不管幾個(gè)都是在專利保護(hù)范圍。