分数槽集中绕组永磁电机在模块化级联电机系统上的应用研究

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1、分数槽集中绕组永磁电机在模块化级联电机系统上的应用研究韩守亮崔淑梅王铁成陈清泉张鑫鑫(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001)摘要模块化级联电机系统是将一个电机单元作为一个模块，多个电机模块串联起来工作的系统，只改变电机数目便可满足不同功率的需求，分数槽集中绕组电机适合作为模块化级联电机系统的单模块电机。本文通过分析分数槽集中绕组永磁电机的槽极数的配合规律，设计了满足系统性能指标的两台不同性能的单模块电机，并对其磁动势进行谐波分析。通过仿真计算了涡流损耗，分析了槽口宽度和永磁体分块

2、对涡流损耗的影响，得到了系统的效率Map图。最后，对系统进行了实验验证，并与一参考样机对比，结果表明，模块化级联电机系统采用分数槽集中绕组永磁电机，能有效减小电机尺寸，降低电机重量，提高系统的转矩密度。关键词：分数槽集中绕组永磁电机级联电机系统转矩密度中图分类号：TM351StudyonApplicationofFractional-slotConcentratedWindingsPermanentMagnetMachineinModularCascadeMachineSystemHanShou

3、liangCuiSiumeiWangTiechengC.C.ChanZhangXinxin(HarbinInstitute(f下chnologyHarbin150001China)AbstractModularcascademachines(MCM)isasysteminwhichunitmachineisusedasasinglemoduleandmultiplemodulesoperateinseries.Differentpowerdemandscanbemetbyadjustingthe

4、numberofmachines.Fractional-slotconcentratedwindingsmachineissuitableasasinglemoduleofMCMsystem.Inthispaper,theruleofslot/polcmatchingoffractional-slotconcentratedwindingspermanentmagnetmachineisanalyzed.Accordingly,twomodularmachineswithdifferentper

5、formancewhichcanmeettherequirementsofthesystemcapabilityaredesigned，andharmonicanalysisofmagneto-motiveforceiscarriedout.Theeffectofnotchwidthandsegmentationofpermanentmagnetoneddycurrentlossisanalyzed.EddycurrentlossiscalculatedbyFEAsimulation,andth

6、enefficiencyMapoftheMCMsystemisobtained.Finally，thesystemisverifiedbyexperimentalresearchwhichiscomparedwithareferenceprototype.TheresultsshowthattheMCMsystemusingfractional-slotconcentratedwindingspermanentmagnetmachinecanreducethesizeandweightofsys

7、temeffectively，andimprovethetorquedensity.Keywords：Fractional-slot,concentratedwinding,permanentmagnetmachine，cascademachinessystem，torquedensity1引言模块化级联电机(ModularCascadeMachines,MCM)系统，像电池一样，把一个电机单元作为一个模块，多个电机模块级联式工作(如阁1所示)。可以根据耑要选择电机组合的方式：若模块电机扣同，功

8、率需求不同只需要改变电机数y即讶；若模块电机不同，而外部连接结构相同，可以根据系统所耑的外特性来决记电机的个数和特性，从而得到更好的外特性。MCM系统可有效地增加系统尚效区范围，提高容错能力,降低研发成本m。只有满兄下而公式的梢极数配合冰是可取的:图IMCM系统模型示意图Fig.1ViewofMCMsystem但是，对于MCM系统來说，由于多模块电机级朕工作方式，不能简申地采用传统电机作为电机单元。首先，耍使得MCM的功率密度和转矩密度与传统电机相当，就需要减小单个模块电机的体积和重量：Jt•次