近日，郑州大学联合华中科技大学与英国约克大学在同向环形绕组双转子无槽轴向磁通永磁电机工作机理及电磁特性研究上取得硕果。研究成果一“Comparative Study of Dual-Rotor Slotless Axial-Flux Permanent Magnet Machines with Equidirectional Toroidal and Conventional Concentrated Windings”于2022年3月22日在线发表于电气工程顶级期刊《IEEE Transactions on Industrial Electronics》(IF=8.236)；研究成果二“An Axial-Flux Dual-Rotor Slotless Permanent Magnet Motor with Novel Equidirectional Toroidal Winding”于2021年12月28日在线发表于国际权威期刊《IEEE Transactions on Energy Conversion》(IF=4.312)。郑州大学特聘教授司纪凯为论文第一作者，硕士研究生张天翔为论文第二作者及通讯作者。两项成果的第一单位和通讯单位均为郑州大学。

轴向磁通永磁电机因其转矩密度大和结构紧凑等特点在电动汽车、机器人和航空航天等轴向空间受限的应用场合具有其独特的优势。为了进一步提高轴向磁通永磁电机的转矩密度，降低转矩脉动，研究中心首次提出了一种同向环形绕组双转子无槽轴向磁通永磁电机拓扑。重点研究了同向环形绕组双转子无槽轴向磁通永磁电机的工作机理、设计准则及电磁特性等。相关研究揭示了同向环形绕组与传统分数槽集中绕组及环形绕组双转子无槽轴向磁通永磁电机在工作机理、绕组系数及尺寸方程等方面的不同；对比结果表明所提同向环形绕组双转子无槽轴向磁通永磁电机具有更高的转矩密度及效率。研究中心完成了同向环形绕组双转子无槽轴向磁通永磁电机样机测试，结果验证了所提电机的可行性及理论的正确性。所提出的绕组方式突破传统电机绕组理论的局限，丰富绕组种类；此绕组方式也适用于转矩密度高及容错性好的多定子多转子任意相电机，拓宽或引领高性能永磁电机拓扑的研究前沿；此绕组方式还适用于侵入性小的电机信号检测装置。

从2017 年至今的六年间，研究中心提出了该类具有自主知识产权的同向环形绕组方式，分别设计、加工了同向环形绕组实心转子异步电机、外转子径向磁通永磁电机、3槽2极双转子轴向磁通无槽永磁电机、3槽4极双转子轴向磁通有槽永磁电机以及双边永磁直线电机等五类样机，分析了同向环形绕组在这五类电机中的工作机理，研究了电机设计准则及电磁特性等，进行了实验验证。在此方向，研究中心已累计申请专利30余件，发表高水平论文40余篇，获批郑州市协同创新重大专项1项，培养研究生13名。

该研究受到郑州市协同创新重大专项与国家自然科学基金面上项目的支持。

论文信息：

Jikai Si, Tianxiang Zhang, Rui Nie, Chun Gan, Yihua Hu. Comparative Study of Dual-Rotor Slotless Axial-Flux Permanent Magnet Machines with Equidirectional Toroidal and Conventional Concentrated Windings[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, doi: 10.1109/TIE.2022.3159956.

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

Jikai Si, Tianxiang Zhang, Yihua Hu, Chun Gan, Yingsheng Li. An Axial-Flux Dual-Rotor Slotless Permanent Magnet Motor with Novel Equidirectional Toroidal Winding[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion, doi: 10.1109/TEC.2021.3138465.

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