Design of New Dual-Stator Field Modulation Machines
Design of New Dual-Stator Field Modulation Machines
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新型双定子励磁机的设计
DOI：
10.1109/tie.2019.2931516
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发表时间：
2020-07
影响因子：
7.7
通讯作者：
Fang Shuhua
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang Haitao;Fang Shuhua
本文提出了一种双定子磁场调制电机的通用设计方法，它可以分为两个磁场调制电机（FMM）部分，彼此共享关键部件。现有的永磁同步电机和永磁同步电机可以分为R/S型，其中R表示能够产生旋转磁场的部分，S表示静止调制器。R和S可用于导出利用高扭矩密度的各种DSFMM拓扑。组合电机采用多层拓扑结构，为多PM激励和多调制提供空间。讨论了电机的一般设计原理、最简单的R/S型电机和耦合电枢绕组结构，并对调制气隙工作谐波分量进行了研究。四个代表性的双定子电机开发的基础上所提出的方法。该混合磁体直接转矩电机（HM-DSIMM）具有高功率因数、低齿槽转矩和低转矩涟漪的优点。研制了HM-DSFMM样机并进行了测试。有限元分析预测结果与实测结果的对比验证了电磁设计的正确性。
This article proposes a general design method for dual-stator field modulation machines (DSFMMs) that can be separated into two field modulation machine (FMM) portions sharing the key components with each other. The existing permanent-magnet synchronous machines and FMMs can be categorized into R/S types, where R denotes the part that can generate the rotating magnetic field, and S represents the stationary modulator. R and S can be used to derive various DSFMM topologies that take advantage of the high toque density. The combined machines employ the multilayer topology that provides space for multi-PM-excitation and multimodulation. The general design principle, simplest R/S-type machine, and the coupled armature winding configuration are discussed, and the modulated air-gap working harmonic components are investigated. Four representative dual-stator machines are developed based on the proposed method. The proposed hybrid-magnet DSFMM (HM-DSFMM) has the merits of high power factor, low cogging torque, and low torque ripple. The prototype of the HM-DSFMM is manufactured and tested. The result comparisons of the finite-element-analysis prediction and measurement verify the electromagnetic design.
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