近日，鄭州大學聯合華中科技大學與英國約克大學在同向環形繞組雙轉子無槽軸向磁通永磁電機工作機理及電磁特性研究上取得碩果。研究成果一“Comparative Study of Dual-Rotor Slotless Axial-Flux Permanent Magnet Machines with Equidirectional Toroidal and Conventional Concentrated Windings”在線發表于電氣工程頂級期刊《IEEE Transactions on Industrial Electronics》)；研究成果二“An Axial-Flux Dual-Rotor Slotless Permanent Magnet Motor with Novel Equidirectional Toroidal Winding”在線發表于國際權威期刊《IEEE Transactions on Energy Conversion。鄭州大學特聘教授司紀凱為論文第一作者，碩士研究生張天翔為論文第二作者及通訊作者。兩項成果的第一單位和通訊單位均為鄭州大學。

軸向磁通永磁電機因其轉矩密度大和結構緊湊等特點在電動汽車、機器人和航空航天等軸向空間受限的應用場合具有其獨特的優勢。為了進一步提高軸向磁通永磁電機的轉矩密度，降低轉矩脈動，研究中心首次提出了一種同向環形繞組雙轉子無槽軸向磁通永磁電機拓撲。重點研究了同向環形繞組雙轉子無槽軸向磁通永磁電機的工作機理、設計準則及電磁特性等。相關研究揭示了同向環形繞組與傳統分數槽集中繞組及環形繞組雙轉子無槽軸向磁通永磁電機在工作機理、繞組系數及尺寸方程等方面的不同；對比結果表明所提同向環形繞組雙轉子無槽軸向磁通永磁電機具有更高的轉矩密度及效率。研究中心完成了同向環形繞組雙轉子無槽軸向磁通永磁電機樣機測試，結果驗證了所提電機的可行性及理論的正確性。所提出的繞組方式突破傳統電機繞組理論的局限，豐富繞組種類；此繞組方式也適用于轉矩密度高及容錯性好的多定子多轉子任意相電機，拓寬或引領高性能永磁電機拓撲的研究前沿；此繞組方式還適用于侵入性小的電機信號檢測裝置。

從2017 年至今的六年間，研究中心提出了該類具有自主知識產權的同向環形繞組方式，分別設計、加工了同向環形繞組實心轉子異步電機、外轉子徑向磁通永磁電機、3槽2極雙轉子軸向磁通無槽永磁電機、3槽4極雙轉子軸向磁通有槽永磁電機以及雙邊永磁直線電機等五類樣機，分析了同向環形繞組在這五類電機中的工作機理，研究了電機設計準則及電磁特性等，進行了實驗驗證。在此方向，研究中心已累計申請專利30余件，發表高水平論文40余篇，獲批鄭州市協同創新重大專項1項，培養研究生13名。

該研究受到鄭州市協同創新重大專項與國家自然科學基金面上項目的支持。

論文鏈接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/9740014

https://ieeexplore.ieee.org/document/9664345