江景成, 施振川, 林晓刚, 郑庆圭, 解 伟

(1. 中国科学院福建物质结构研究所，福建 福州 350002; 2. 中国科学院大学，北京 100049)

0 引 言

内置式永磁同步电机(IPMSM)因其高效率，高转矩密度和宽调速范围等优点,广泛应用于电动交通工具的驱动系统[1]。近年来，分数槽集中式绕组(FSCW)在IPMSM中的应用受到越来越多的关注，与分布式绕组相比，具有绕线成本低，槽满率高，端部绕组短，铜耗低，以及效率高等诸多优势[2-3]。此外，FSCW还具有高容错性和弱磁性能好等优点[4]。但是，FSCW产生的定子磁场中含有丰富的空间谐波，特别是低次谐波。非工作谐波会带来局部铁心饱和、永磁体中的涡流损耗以及噪声和振动等问题，且转子散热困难，易造成永磁体退磁风险[5-7]。上述缺点限制了集中式绕组永磁电机性能的进一步提高。

为提升集中式绕组永磁电机的性能，近年来已有大量旨在减少甚至消除低次谐波含量的研究。由于磁动势谐波是由定子绕组产生的，这些研究主要集中于绕组配置的优化。多层绕组(通常每个槽多于2层)可以减少磁动势中的低次谐波分量，从而降低转矩脉动和转子损耗，但同时也减小了工作谐波的绕组系数，并且增加了定子绕线难度[8-9]。文献[10]采用每个线圈侧不同匝数的绕组减小低次谐波。文献[11-12]的解决方案是通过增加定子槽数并使用2套绕组，但2套定子绕组也增加了制造成本和绝缘难度。文献[13]设计了一种星-三角混合的绕组连接方式，通过改变绕组因数来降低低次谐波。……