摘要：针对双层绕组盘式横向磁通永磁电机(DTFM)所存在的U型定子铁心内周向槽利用不充分、转矩密度和转矩品质较差等问题,本文提出了一种四层绕组DTFM。该电机在外径和槽满率不变的情况下,将U型定子铁心内齿径向向内移动一定距离并添加相应绕组匝数,充分利用了内周向槽,具有定子易加工、转矩密度和功率因数高等优点。首先,将该电机等效为盘式电机并推导功率尺寸方程;其次,对比分析了四层绕组DTFM与双层绕组DTFM的空间磁场强度分布、空载反电动势、转矩密度、转矩品质和功率因数等电磁特性,然后,利用响应面法与多目标粒子群算法相结合的优化策略,实现四层绕组DTFM的输出转矩和齿槽转矩优化;最后,基于多目标优化算法结果试制样机,并进行空载和负载实验分析,验证了所提样机的优越性和设计方法的可行性。

摘要：目的分数槽永磁电机(fractional slot permanent magnet machine,FSPMM)因其体积小、功率密度高、质量轻等优点在新能源发电和电动汽车等领域得到了越来越广泛的应用。为了进一步提高FSPMM的电磁性能,方法首先,基于两种不同电枢绕组结构的内置“V”字形的FSPMM,即10极12槽双层星(Y)形连接绕组和10极12槽四层星-三角(Y-Δ)连接绕组,建立两者的二维电机有限元分析模型;其次,综合分析FSPMM在不同绕组结构和不同转子参数下的空载性能、转矩性能、效率的变化规律,结果表明,采用四层Y-Δ接法的FSPMM电磁性能明显优于双层Y形接法的;最后,针对电机参数较多且耦合严重的特点,采用田口法,以转矩波动、齿槽转矩、效率、空载气隙磁密畸变率为优化目标,以永磁体厚度、转子轭部高、槽口宽度、气隙长度、相同磁极隔磁桥宽、相邻磁极隔磁桥宽为优化因子,进一步优化四层Y-Δ接法的FSPMM转子参数,通过分析优化目标的平均值和方差,得到最优的转子参数,并采用有限元法验证田口法在内置式FSPMM优化设计中的有效性。结果研究结果表明,优化后转矩波动降低了20.24%,电磁转矩增加了5.85%,气隙磁密畸变率减少了10.52%,齿槽转矩减少了15.52%,电机本体效率可达到95.54%。结论优化后电机的电磁性能均得到显著提升,验证了田口法在内置式FSPMM中优化设计的有效性。

摘要：分数槽集中绕组的绕线工艺简单,有利于电机加工时绕组的模块化设计,但气隙谐波磁动势大的弊端使其在制造领域无法广泛应用。多层绕组结构通过改变绕组系数从而降低了气隙中的低次谐波磁动势。阐述了双层绕组结构下的槽电动势星形图与绕组接线图,分析了各次谐波的绕组系数。在双层绕组的基础上研究了一种多层绕组结构,推导了不同绕组结构之间绕组系数的关系。研究结果表明多层绕组的结构可有效抑制低次谐波磁动势。

摘要：分数槽永磁电机内部存在大量谐波磁动势,此类磁动势相对于转子异步运行,造成分数槽永磁电机的损耗增加、性能下降。针对这一难题,通过对定子绕组的优化,设计了一套星–三角(Y-Δ)绕组接法以消除高幅值低次谐波。继而基于有限元方法,针对定子侧采用双层、四层Y-Δ接法,转子侧采用表贴式、径向式、切向式、“V”形4种结构的10极12槽分数槽永磁电机进行研究。比较不同拓扑结构对分数槽电机的空载反电动势、齿槽转矩、弱磁性能、过载性能和效率等电机性能的影响。分析结果表明,当永磁电机定子侧采用四层Y-Δ接法、转子侧为切向式拓扑结构时,不仅可以减少永磁体使用量、节约电机的制造成本,还可以提高电机性能,为分数槽永磁电机的拓扑结构提供了一种新的选择。

摘要：设计了一种三层螺旋绕组结构的爆炸式磁通压缩发电机(MFCG),经过与单层螺旋绕组MFCG进行对比分析,发现三层螺旋绕组结构的爆炸式MFCG能够带动9倍大的电感负载和3倍大的电阻负载并实现高效率发电。这种“高电压低电流”的MFCG设计思路将改变“MFCG只适合带动较小负载”的观念。