伊朗伊斯法罕大学S. M. Taghavi Araghi等：装有一种新型分数槽绕组的五相同步磁阻电机|伊朗伊斯法罕大学|永磁|电动机|电气|磁阻电机|绕组

Five-Phase Synchronous Reluctance Machines Equipped with a Novel Type of Fractional Slot Winding

S. M. Taghavi Araghi; A. Kiyoumarsi; B. Mirzaeian Dehkordi

University of Isfahan, Isfahan, Iran

S. M. T. Araghi, A. Kiyoumarsi and B. M. Dehkordi, "Five-Phase Synchronous Reluctance Machines Equipped with a Novel Type of Fractional Slot Winding," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 8, no. 3, pp. 264-273, September 2024, doi: 10.30941/CESTEMS.2024.00029.

摘要

多相电机具有可靠性高、容错能力强等优点，受到电机设计人员的广泛关注。分数槽集中绕组(FSCW)以其端部绕组长度短、结构简单、弱场能力强、容错能力强、槽填充系数高等优点而广为人知。FSCW五相电机是设计高可靠性电机的理想选择，如电动汽车、大型运输巴士、高速列车和大型卡车等。但是，与一般的分布式绕组相比，FSCWs含有较高的磁动势(MMF)空间谐波，这对电机性能造成了不利影响，如局部铁饱和和铁心损耗。本文介绍了几种新的五相分数槽绕组布局，利用槽移概念设计新型的同步磁阻电动机（Synrels）。为了检验所提出的绕组性能，设计了三台样机作为实例研究，并采用解析研究和有限元分析(FEA)进行验证。

Abstract

Multi-phase machines are so attractive for electrical machine designers because of their valuable advantages such as high reliability and fault tolerant ability. Meanwhile, fractional slot concentrated windings (FSCW) are well known because of short end winding length, simple structure, field weakening sufficiency, fault tolerant capability and higher slot fill factor. The five-phase machines equipped with FSCW, are very good candidates for the purpose of designing motors for high reliable applications, like electric cars, major transporting buses, high speed trains and massive trucks. But, in comparison to the general distributed windings, the FSCWs contain high magnetomotive force (MMF) space harmonic contents, which cause unwanted effects on the machine ability, such as localized iron saturation and core losses. This manuscript introduces several new five-phase fractional slot winding layouts, by the means of slot shifting concept in order to design the new types of synchronous reluctance motors (SynRels). In order to examine the proposed winding's performances, three sample machines are designed as case studies, and analytical study and finite element analysis (FEA) is used for validation.

作者信息

Seyed Mahdiar Taghavi Araghi，1986年出生于伊朗阿拉克。2009年获得伊朗哈梅丹布阿里西纳大学(Bu Ali Sina University)电力工程学士学位，2014年获得伊朗阿拉克大学(Arak University)硕士学位。目前在伊朗伊斯法罕大学(University of Isfahan)电气工程系攻读博士学位。同时，2010年加入伊朗国家石油公司(NIOC)，担任工程师、高级工程师，最近在伊朗石油管道和电信公司(IOPTC)的中心区担任电气部门主管工程师。研究兴趣包括电机、多相电机、电力电子和驱动、程序设计和数值计算以及模糊推理系统的设计和分析。

Arash Kiyoumarsi，1972年9月11日出生在伊朗的Shahr-e-Kord。1995年获得伊朗石油科技大学(Petroleum University of Technology)的电子工程学士学位(排名第二)，1998年获得伊朗伊斯法罕理工大学(Isfahan University of Technology)的电力工程硕士学位(排名第二)。2004年获该校电力工程博士学位(排名第二)。2005年3月，入职伊斯法罕大学工程学院电气工程系，担任电机助理教授。2006年2月至2007年8月，担任柏林技术大学(Technical University of Berlin)电机研究所Alexander-von-Humboldt基金会博士后研究员。2012年3月5日，他成为伊斯法罕大学工程学院电气工程系副教授。2013年，获得伊斯法罕大学最佳教师奖。研究兴趣包括时间步有限元分析在电磁和电机中的应用，内部永磁同步电机驱动，电机的设计和分析。到目前为止，已经设计和制造了至少五种不同的永磁、横向磁通、轴向磁通和磁阻同步电机，额定功率高达5千瓦。

Behzad Mirzaeian Dehkordi，1966年出生在伊朗Shahrekord。1985年在伊朗设拉子大学(Shiraz University)获得电子工程学士学位，1994年和2000年分别在伊朗伊斯法罕理工大学获得动力工程硕士学位和博士学位。2002年9月，加入伊朗伊斯法罕大学(University of Isfahan)电气工程系，目前是电气工程专业正教授。2008年和2016年，担任韩国首尔国立大学(Seoul National University)电力电子实验室的客座教授。研究兴趣包括电力电子和电机驱动，智能系统和可再生能源。

《中国电工技术学会电机与系统学报（英文）》(CES TEMS)是中国电工技术学会和中国科学院电工研究所共同主办、IEEE PELS学会技术支持的英文学术期刊。期刊发表国内外有关高性能电机系统、电机驱动、电力电子、可再生能源系统、电气化交通等研发及应用领域中原创、前沿学术论文。中国工程院院士马伟明担任主编，IEEE的执委Don Tan博士为国际主编。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中国科学引文数据库(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知网、万方、维普等数据库收录。

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