近日，鄭州大學(xué)聯(lián)合華中科技大學(xué)與英國(guó)約克大學(xué)在同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無(wú)槽軸向磁通永磁電機(jī)工作機(jī)理及電磁特性研究上取得碩果。研究成果一“Comparative Study of Dual-Rotor Slotless Axial-Flux Permanent Magnet Machines with Equidirectional Toroidal and Conventional Concentrated Windings”在線(xiàn)發(fā)表于電氣工程頂級(jí)期刊《IEEE Transactions on Industrial Electronics》)；研究成果二“An Axial-Flux Dual-Rotor Slotless Permanent Magnet Motor with Novel Equidirectional Toroidal Winding”在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《IEEE Transactions on Energy Conversion。鄭州大學(xué)特聘教授司紀(jì)凱為論文第一作者，碩士研究生張?zhí)煜铻檎撐牡诙髡呒巴ㄓ嵶髡?。兩?xiàng)成果的第一單位和通訊單位均為鄭州大學(xué)。

軸向磁通永磁電機(jī)因其轉(zhuǎn)矩密度大和結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)在電動(dòng)汽車(chē)、機(jī)器人和航空航天等軸向空間受限的應(yīng)用場(chǎng)合具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步提高軸向磁通永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度，降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，研究中心首次提出了一種同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無(wú)槽軸向磁通永磁電機(jī)拓?fù)洹Ｖ攸c(diǎn)研究了同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無(wú)槽軸向磁通永磁電機(jī)的工作機(jī)理、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及電磁特性等。相關(guān)研究揭示了同向環(huán)形繞組與傳統(tǒng)分?jǐn)?shù)槽集中繞組及環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無(wú)槽軸向磁通永磁電機(jī)在工作機(jī)理、繞組系數(shù)及尺寸方程等方面的不同；對(duì)比結(jié)果表明所提同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無(wú)槽軸向磁通永磁電機(jī)具有更高的轉(zhuǎn)矩密度及效率。研究中心完成了同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無(wú)槽軸向磁通永磁電機(jī)樣機(jī)測(cè)試，結(jié)果驗(yàn)證了所提電機(jī)的可行性及理論的正確性。所提出的繞組方式突破傳統(tǒng)電機(jī)繞組理論的局限，豐富繞組種類(lèi)；此繞組方式也適用于轉(zhuǎn)矩密度高及容錯(cuò)性好的多定子多轉(zhuǎn)子任意相電機(jī)，拓寬或引領(lǐng)高性能永磁電機(jī)拓?fù)涞难芯壳把?；此繞組方式還適用于侵入性小的電機(jī)信號(hào)檢測(cè)裝置。

從2017 年至今的六年間，研究中心提出了該類(lèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的同向環(huán)形繞組方式，分別設(shè)計(jì)、加工了同向環(huán)形繞組實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)、外轉(zhuǎn)子徑向磁通永磁電機(jī)、3槽2極雙轉(zhuǎn)子軸向磁通無(wú)槽永磁電機(jī)、3槽4極雙轉(zhuǎn)子軸向磁通有槽永磁電機(jī)以及雙邊永磁直線(xiàn)電機(jī)等五類(lèi)樣機(jī)，分析了同向環(huán)形繞組在這五類(lèi)電機(jī)中的工作機(jī)理，研究了電機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及電磁特性等，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在此方向，研究中心已累計(jì)申請(qǐng)專(zhuān)利30余件，發(fā)表高水平論文40余篇，獲批鄭州市協(xié)同創(chuàng)新重大專(zhuān)項(xiàng)1項(xiàng)，培養(yǎng)研究生13名。

該研究受到鄭州市協(xié)同創(chuàng)新重大專(zhuān)項(xiàng)與國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/9740014

https://ieeexplore.ieee.org/document/9664345