近日，鄭州大學聯(lián)合華中科技大學與英國約克大學在同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無槽軸向磁通永磁電機工作機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”在線發(fā)表于電氣工程頂級期刊《IEEE Transactions on Industrial Electronics》)；研究成果二“An Axial-Flux Dual-Rotor Slotless Permanent Magnet Motor with Novel Equidirectional Toroidal Winding”在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《IEEE Transactions on Energy Conversion。鄭州大學特聘教授司紀凱為論文第一作者，碩士研究生張?zhí)煜铻檎撐牡诙髡呒巴ㄓ嵶髡摺身棾晒牡谝粏挝缓屯ㄓ崋挝痪鶠猷嵵荽髮W。

軸向磁通永磁電機因其轉(zhuǎn)矩密度大和結(jié)構(gòu)緊湊等特點在電動汽車、機器人和航空航天等軸向空間受限的應(yīng)用場合具有其獨特的優(yōu)勢。為了進一步提高軸向磁通永磁電機的轉(zhuǎn)矩密度，降低轉(zhuǎn)矩脈動，研究中心首次提出了一種同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無槽軸向磁通永磁電機拓撲。重點研究了同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無槽軸向磁通永磁電機的工作機理、設(shè)計準則及電磁特性等。相關(guān)研究揭示了同向環(huán)形繞組與傳統(tǒng)分數(shù)槽集中繞組及環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無槽軸向磁通永磁電機在工作機理、繞組系數(shù)及尺寸方程等方面的不同；對比結(jié)果表明所提同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無槽軸向磁通永磁電機具有更高的轉(zhuǎn)矩密度及效率。研究中心完成了同向環(huán)形繞組雙轉(zhuǎn)子無槽軸向磁通永磁電機樣機測試，結(jié)果驗證了所提電機的可行性及理論的正確性。所提出的繞組方式突破傳統(tǒng)電機繞組理論的局限，豐富繞組種類；此繞組方式也適用于轉(zhuǎn)矩密度高及容錯性好的多定子多轉(zhuǎn)子任意相電機，拓寬或引領(lǐng)高性能永磁電機拓撲的研究前沿；此繞組方式還適用于侵入性小的電機信號檢測裝置。

從2017 年至今的六年間，研究中心提出了該類具有自主知識產(chǎn)權(quán)的同向環(huán)形繞組方式，分別設(shè)計、加工了同向環(huán)形繞組實心轉(zhuǎn)子異步電機、外轉(zhuǎn)子徑向磁通永磁電機、3槽2極雙轉(zhuǎn)子軸向磁通無槽永磁電機、3槽4極雙轉(zhuǎn)子軸向磁通有槽永磁電機以及雙邊永磁直線電機等五類樣機，分析了同向環(huán)形繞組在這五類電機中的工作機理，研究了電機設(shè)計準則及電磁特性等，進行了實驗驗證。在此方向，研究中心已累計申請專利30余件，發(fā)表高水平論文40余篇，獲批鄭州市協(xié)同創(chuàng)新重大專項1項，培養(yǎng)研究生13名。

該研究受到鄭州市協(xié)同創(chuàng)新重大專項與國家自然科學基金面上項目的支持。

論文鏈接：

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

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