電傳動技術是車輛實現全電化的重要基礎，電驅動系統是電動車輛的動力核心，而輪轂電驅系統是電驅動系統的終極驅動形式，輪轂電機的性能在輪轂電驅系統中具有決定性作用。隨著電機領域新原理、新材料和電機加工工藝的不斷發展，越來越多的新型電機拓撲結構和新工藝被提出和應用，有利于突破傳統輪轂電機的部分瓶頸問題。

輪轂電機作為驅動的電動汽車，通過分布式控制算法，將動力分配到各個輪驅動車輛前進。因此，輪轂電機作為電動汽車的動力輸出，相比集中驅動的電機其需要更高的可靠性。永磁容錯電機同時具備永磁電機的高功率密度和高的容錯性，非常適合作為輪轂電機，值得深入研究。目前，永磁容錯電機研究方向有兩個思想，一種基于冗余設計的思想，另一種基于多自由度的設計思想。

基于冗余設計的思想的永磁容錯電機是通過采用多單元電機的方案實現的。每個電機有多個子電機構成，其中每個子電機可以獨立運行，相互之間沒有電和磁的聯系，提高了電機系統運行的可靠性。英國紐卡斯爾大學的C. J. Ifedi等聯合Protean Electric公司研制了一款多單元容錯永磁輪轂電機，該電機是由8個獨立運行子電機組成，在故障運行時相比于傳統電機轉矩擾動高出安全允許值的40%，該電機的擾動轉矩小于允許值的20%。

基于多自由度的設計思想的永磁容錯電機是通過采用多相以及容錯繞組的方案實現的，利用相數的冗余度和容錯繞組的電磁熱隔離能力提高電機系統的可靠性。當電機發生故障時，在控制上可以通過容錯控制算法維持電機轉矩輸出能力和運行性能。該類型的電機中五相電機具有較高的容錯性能。

針對五相容錯永磁電機的關鍵技術，哈爾濱工業大學的隋義進行了研究。

在繞組方面，提出了單雙層混合式分數槽繞組，每相繞組采用雙層結構，相與相相鄰的槽采用單層繞組結構，電機定子實現模塊化結構設計，同時也降低相反電動勢諧波，并且實現了不同相繞組之間的電、磁、熱及物理隔離。在開路故障方面，對繞組開路故障容錯控制技術進行了研究，對重構圓形磁場和最大轉矩銅損比兩種容錯控制策略進行了分析。

在短路故障方面，對短路故障分析和檢測方法進行了研究，建立了短路故障分析模型，提出了短路故障抑制方法，為短路故障處理提供了理論基礎。研制出了一臺五相容錯永磁電機，其峰值功率為24 kW，峰值轉矩為300 N·m，峰值轉速為1200 r/min，結構為外轉子結構，轉子磁路采用表貼式結構，并且實現了對電機的容錯運行控制。

對于容錯電機，除了電機本身最重要的是故障發生后的檢測和控制。容錯電機的控制策略研究主要集中在開路故障，然而，針對電機最嚴重的短路故障的研究有限，包括單相對地短路、相間短路、匝間短路和端部短路等，難以通過實驗進行驗證，因此，針對短路故障還需要進一步進行研究。

本文摘編自電工技術學報，原文標題為“永磁輪轂電機技術發展綜述”。