多层绕组盘式横向磁通永磁电机的设计优化

来源：电工电能新技术杂志2023年第5期北京时间：

作者：谷爱昱， 张登书， 龙晓斌， 庞城洁， 杨铭杰

单位：1.广东工业大学自动化学院， 广东 广州 510000；
\r\n2.中山市中科智能制造研究院， 广东 中山 528400

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。

关键词：横向磁通, 盘式电机, 转矩密度, 多目标优化, 多层绕组

基金资助：广州市开发区科技计划项目(2018GH13)