更新时间：作者：小小条
稀土永磁同步电机以其高效率、高功率密度和动态响应快的优点得以快速发展，在航空航天、电动汽车、高端机床等领域获得了广泛应用。
然而传统永磁同步电机的气隙磁场难以调节，导致其在电动运行时恒功率区较窄、调速范围有限，且在发电运行时存在故障灭磁困难的缺点。同时，稀土永磁价格高昂使得电机成本较高。因此，不用或少用稀土永磁体且兼具气隙磁场调节能力以提升弱磁性能的电机成为了众多行业领域的迫切需求。
为了解决这些问题，国内外众多学者一直在寻找新方案。传统思路是在电机定子上，除了负责转动的“电枢绕组”外，再塞进去一套专门的“励磁绕组”来调节磁场。但这就像在已经很挤的房间里硬加张床，不仅结构复杂，还挤占了空间，导致电机出力不足、效率降低。
于是，一种更聪明的设计应运而生——零序电流励磁型电机（ZSCEM）。它的核心思路是“合二为一”，把电枢和励磁两套绕组的功能，集成到同一套绕组里。怎么实现呢？就是在普通的交流电里，巧妙地加入一个直流偏置。
这个直流分量，就是“零序电流”，它专门负责调节电机气隙的磁场强度。这样一来，定子槽的空间被充分利用，绕组导线更粗，电阻接近减半，铜耗降低，效率和转矩密度自然就上去了。而且，通过调节零序电流的大小，就能灵活控制磁场的强弱，从而实现更宽的调速范围，完美解决了传统永磁电机“弱磁”能力不足的痛点。
这个概念最早源于对可变磁通电机的改进。此后，全球的研究者提出了各种具体结构，比如电流叠加型、直流偏置型、混合励磁型等。它们名称各异，但核心理念相通：都用零序电流来励磁。
当然，创新也伴随着新挑战。普通的电机三相绕组是“星形”连接，中性点闭合，没有零序电流的流通路径。因此，驱动ZSCEM需要特殊的逆变器拓扑，来创造这个通路并精确控制直流分量。同时，打开中性点会引入更多谐波，可能导致额外的损耗和转矩波动，这些都需要更精巧的控制算法来解决。
东南大学电气工程学院、谢菲尔德大学电子与电气工程学院的阳辉、伊禹名等研究者，在系统梳理了现有驱动技术后，提出了一种更有趣的变体——零序电流调磁型记忆电机（ZSCM-MM）。
图1 零序电流调磁型记忆电机
它有点像电机的“记忆版”，采用一种特殊的铝镍钴永磁体，只需偶尔施加一个零序电流脉冲，就能像“写入”一样改变其磁化状态并“记住”，之后无需持续通入励磁电流也能维持该磁场。这*降低了控制器的持续损耗，让调磁更高效。
图2 记忆电机矢量控制框图系统
展望未来，这类电机在电动汽车、高速机床和飞轮储能等领域潜力巨大。当前的研究前沿，正聚焦于开发兼顾高效率、低成本和高性能的新型驱动电路；设计能更好抑制谐波、减少转矩波动的智能控制算法；以及探索在故障情况下如何保持系统稳定运行的容错技术。
技术的进化总是朝着更简洁、更高效的方向。ZSCEM通过“集成”与“巧控”，在减少稀土依赖的同时，赋予了电机更强的磁场调节能力。虽然前路仍有工程细节需要打磨，但它无疑为我们打开了一扇通向下一代高性能电机的大门。
本工作成果发表在2025年第2期《电工技术学报》，论文标题为“零序电流励磁型电机驱动拓扑及控制技术研究现状与展望”。本课题得到国家自然科学基金资助项目的支持。
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