新型结构高速无槽永磁同步电机研究
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摘要：针对高速无槽电机电感普遍较小的问题，提出了一种新型结构的高速无槽永磁同步电机。该电机的定子采用一种集成电感的新型无槽结构，由一种新型无槽定子铁心和背绕式绕组两部分组成，能够显著增加每相绕组的漏感；转子采用双层Halbach永磁阵列，可以得到很高的气隙磁密正弦度。首先重点介绍了集成电感的无槽电机定子的结构，分析了漏感增加的机理。通过解析法得到了附加漏感的计算方法，并分析了附加漏感与定子结构尺寸的关系。其次介绍了双层Halbach永磁阵列的结构和特点。通过仿真分析，将新型电机与普通无槽电机的特性进行了对比，验证了增加漏感的优势。最后，制造了一台新型高速无槽永磁同步电机的样机，通过实验证明了新型电机的有效性。
关键词：集成电感；背绕式绕组；双层Halbach；无槽；高速电机
DOI：10.15938/j.emc.2016.06.010
中图分类号：TM 335 文献标志码：A 文章编号：1007-449X（2016）06-0077-10
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由于转速高，功率密度大，转动惯量小，可直接连接负载等优点，高速永磁同步电机（high speedpermanent magnet synchronous motor，HS-PMSM）的研究目前已经成为国际电工领域的研究热点，在分布式发电、飞轮储能、高速离心压缩机、电主轴等领域得到了越来越广泛的应用。
在要求低损耗、低振动、低噪声、高可靠性的场合，可以在HS-PMSM中采用无槽结构，即高速无槽永磁同步电机（high speed slotless permanent magnetsynchronous motor，HSS-PMSM），来消除电机中的齿槽定位力，显著减小电机的转矩波动。
由于转速很高，HS-PMSM的极对数和绕组匝数一般较少，绕组电感值较小，因此定子绕组中会产生很大的电流谐波，不仅影响电机的控制精确度，还会在转子中产生大量涡流损耗。而HSS-PMSM的绕组放置在气隙中，导致其气隙很大，电感值比有槽HS-PMSM更小。因此，如何抑制HS-PMSM中的定子电流谐波，已经成为目前的研究热点。
最常用的抑制定子电流谐波的方案，是在定子三相绕组上串联电感，使电机的电感值增大，从而有效地减小定子电流谐波，但会明显增加系统的体积、重量和成本，并降低系统的可靠性。在定子绕组和逆变器之间加入三相LC滤波电路，可以更好的...
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