基于磁动势星形图的无轴承永磁电机悬浮绕组结构优化设计

考虑到无轴承交替极永磁电机中传统集中式绕组悬浮力脉动大、径向耦合度强等问题,该文分析了3种绕组样式的磁动势各次谐波星形图。从抑制悬浮磁势谐波和增大基波角度,提出了基于磁动势星形图的绕组分析设计方法,通过合理叠加样式1与样式2,增添辅助绕组构成改进型绕组结构来提高悬浮性能。该方法适用于带齿槽效应的无轴承永磁电机集中绕组优化设计。在上述改进型绕组结构基础上,提出通过解析磁动势来优化绕组系数,并从单相和三相两个角度实现抑制谐波磁动势,并分析了两种方法的优劣及内在联系。最后,从理论和有限元角度对比优化前后的集中式绕组结构的悬浮性能。有限元分析发现悬浮力脉动率由21.81%下降至0.99%,最大径向耦合度由26.03%降至4.66%,验证了文中所提优化方法的有效性。