PCB定子无铁心盘式电机绕组结构设计与优化

发布时间：2025-03-19 21:05

　　 为改善盘式定子无铁心电机空载反电动势波形的正弦性和降低反电动势的高次谐波,本文提出了一种PCB绕组盘串联叠加的定子结构,且叠加的定子绕组盘之间具有角度差。首先采用理论的方法得到了电机绕组的基波和谐波反电动势有效值的解析式,并建立了电机绕组结构的优化模型以确定叠加绕组盘间角度差的范围。通过三维有限元分析,确定了最佳角度差。最后对样机进行空载反电动势实验,可以发现实验结果与仿真结果基本吻合,证明了本文提出的定子结构对提高电机反电动势正弦性的有效性。

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【部分图文】：

图1 不同绕组结构对比

基于国内外学者对线圈形状的研究结果[8-10],本文采用“扇形”的绕组形状。由于非重叠集中绕组较重叠绕组具有端部更小,设计更加灵活等优点,因而非重叠集中绕组得到了更广泛的应用[10-11]。本文通过对绕组反电动势谐波的计算分析,提出了一种基于多个PCB板的非重叠集中绕组结构,与常....

图2 θ与v的关系曲线

根据式(7)即可计算得出消除v次谐波对应的角度差θ的值。为了更加直观,可以根据如图2所示的θ与v的关系曲线进行分析。由于三相绕组对称接法可消除三次谐波,本文优化主要考虑消除5～13次谐波。由图2可以看出,要想同时削弱5～13次谐波,θ的取值范围在7°～18°。由于计算绕组谐波时,....

图3 电机结构示意图

本文所提出的无铁心轴向磁通永磁同步电机为双转子单定子结构。其结构如图3所示。3.2新型绕组结构电机空载仿真实验

图4 PCB定子盘式无铁心电机有限元仿真模型

本文采用有限元分析方法,对该新型定子绕组结构电机进行空载仿真分析。八分之一电机模型如图4所示。对该模型进行静态场仿真,得到电机的气隙磁密分布如图5所示。由图5(b)可以看出,气隙磁密波形的正弦性较好,最高值达到0.64T。由图5(c)频谱分析可以看出,仅3次谐波幅值稍高,为0.0....

本文编号：4036855