高转矩性能多相组永磁电机及其关键技术综述

点，在航空航天、舰船推进等高转矩性能应用场合其次，总结了近年来国内外学者在多相组永磁电机领然后，基于电流谐波注入和永磁体谐波注削技术，进一步阐述了针对多相组永磁电机高可靠设计技术，从短路电流抑制、高转矩密度有助于提升装备的运载能力，而低其中，定子斜槽[3]、转子斜极[4]、永磁体偏心[5]和不对称磁极[6]等方法在工业电机领域被广泛应用。此外，对槽极配比和定子槽型尺寸进行优化也是较为然而，这些方法旨在通过调整电机定/转子拓扑结构来抑制转矩脉然而，其主要效能在于转矩密度的提高，难以兼顾电机转矩脉动与传统三相电机系统相比，多相电机具有转矩密度小和容错能力强等诸多优点，满足电机的高端应用需求角，不仅可以提高电机平均转矩，而且可以最大程度其不仅可以有效提升电机正常运行时的转矩性能，而本文回顾并总结了近年来国内外学者在高转矩性能多理，总结了具有普适性的最优转矩相移角设计方法，探究了多相组结构的应用范围；其次，结合国内外研究现状，对典型的多相间独立性、绕组余度的角度概述了多相组永磁电机可靠性增长方法；最后，对高转矩性能多相组永磁电机及发展趋势进行总结与优化绕组单元间的相移角θs是实现多相组电机转矩性能提升的关对于YY联结来说，各相绕组的匝数及电流幅值保但是，不同绕组结构通过影响绕组系数，进而使得电枢永磁电机转矩性能的提升主要体现在永磁转矩和磁阻转矩方面[18-进一步地，通过优化选取电机的槽极配比，可以有效地磁转矩和磁阻转矩的叠加，即布根据上述分析可知，多相组结构在提高永磁电机转矩密采用上述相移结构，不仅消除了含量最高的转矩谐波，而且获得了最大的基波绕组因数，提高了电机的平均转矩[11-1优相移角αop[45]。在转矩性能最优约束下，根据各相绕组的相位关系，可以单相组下电机相数m3456723456对永磁转矩和磁阻转矩均具有提升作用[19]。相较传统的三相绕组，电机在双三相30°相移结可见，最优相移结构对转矩性能提升效能具有普此外，浙江大学卢琴芬等研究了双三相永磁直线电机采用双三相绕组结构，结合铁心边端齿优化技术以及不这表明多相组结构对转矩性能的提升也不受在多相组永磁电机中，双三相绕组结构的应用最为广泛[25]。文献[26-27]先后总结了适用双三相绕组的电机槽极配比，双三相永表中，单元电机槽数为6及其奇数倍的槽极配比无法采用转矩性不同槽极配比在30°最优相移结构下，基波绕组因数kw将该双三相永磁电机的基波绕组因数由0.9分数槽集中绕组具有齿槽转矩小、相间耦合低的特点，受到双三脉动的同时，消除了较高含量的电枢磁动势谐波，拓宽了结果表明，采用30°相移结构可以同时提高电相较分数槽电机，整数槽永磁电机的齿槽转矩大，严重子绕组双三相永磁电机[41-42]。文献[43]系统性地归纳了YD联结的结构特点与转矩影响机理，设与传统三相绕组相比，采用YD联结的样机平研究结果表明，当定子绕组均采用YD联结时，四层绕东南大学程明团队分析并比较了风力发电用双三相与四-三相率的转矩脉动，电机的转矩性能显著提升[有限元计算结果表明，在电负荷相同的条件下，三-三相永磁势谐波含量的影响，提出了如图16所示的三-五相24°,但海军工程大学王东等对非正弦对称的五-三相感应电机进行仿真结果表明，该电机在正常运行时转矩波动在发生缺相故障后，分别采用空间电压矢量容错控制和基于飞行工况特点，对各套绕组的转矩进行优化分配，利用多相组最优相移角对转矩谐波的相位补偿作用，通过本节将分别从电枢磁场和永磁磁场的角度，阐述转矩需要将电机中性点连接到直流母线电容器的中该方法不需要调整双三相永磁电机的控制拓扑，而且平文献[69]利用拉格朗日中值定理推导了最小气隙和最大永磁体厚度不变的条件下，转矩最大时的3次谐波幅值和基波幅值最优比，最终，利用永磁体谐波注削技术，该电机的平均转矩体谐波注削方法相结合，样机的平均转矩较原结构增加了超文献[71]以图23所示的24槽22极双三相永磁结果表明，双三相永磁电机在短路故障下的最优转矩相移一定是30°,其受电机槽极配比、绕组空间分布的影响。南京航空航天大学张卓然、英国谢菲尔德大学不仅具有优异的转矩性能，而且相间耦合较低，有效提高了电机定子模块间分别存在3个和6个冗余齿，以实现理隔离，而且改变了原有的常规槽极配比规律。在上述设计方法下，不仅实现了永磁电机高转矩性能和容所示的分离式双三相绕组结构[77]。相较于传统双三相绕组结构，采用分离式双三相绕组高转矩性能的同时，还降低了两套绕组间的耦此外，分离式双三相绕组结构的设计思想可以进一步为进一步提高电机可靠性，文献[78]提出了一种多余度的三-三相永与传统联结方式相比，改进型绕组联结存在3机降额容错运行，电机仍具有较稳定的转矩输出能力[79-80]。余度的三-三相整数槽永磁电机设计中，其拓扑结构与绕组绕组，且端部不存在交叠；模块间设置空气磁障，以通过引入容错控制算法，电机在一相开路故障状态下，湖南大学黄守道等提出一种用于城市轨道交通的六-三相储定子绕组由6个所有特性相互重复的相组模块组2π/(mk)，电机为不对称绕组结构，该结构不仅可以提高气隙磁场基波含量，而且有效地消除了6的此外，多-奇数相永磁电机的应用更为普遍，而多-偶数永磁磁场的谐波效能，是进一步提高多相组永磁电机转矩密4）在保证高转矩性能的基础上，提高系统众多学者围绕短路电流抑制、相间独立性提高、绕组