无轭分段电枢轴向磁通永磁电机的拓扑优化与性能对比：表贴式与交替极结构

《Energies》：Design Optimization and Comparative Evaluation of Surface-Mounted and Consequent-Pole Dual-Rotor Axial-Flux Permanent-Magnet Machines for Cost-Effective Industrial Applications

　　电动机消耗了全球超过一半的电力。感应电机在工业领域被广泛采用；然而，其功率因数低、效率差的问题亟待解决，探索具有高效率、更优功率因数和低能耗的先进电机拓扑结构对于工业可持续发展至关重要。本文讨论了两种无轭分段电枢（YASA）轴向磁通永磁（AFPM）电机——表贴式永磁（SPM）电机和交替极永磁（CPM）电机，并提出将CPM电机作为传统感应电机的一种具有成本效益的潜在替代方案。基于关键电磁性能（包括转矩特性、损耗和效率）对这两种电机进行了评估，同时在固定的几何尺寸和永磁体体积约束下，以增加平均转矩和降低转矩脉动为优化目标。优化结果表明，表贴式结构的平均转矩提升了5.95%，转矩脉动降低了51.3%；而交替极拓扑则展现出更优异的性能增益，与初始设计相比，平均转矩增加了13.54%，转矩脉动降低了53.78%。尽管永磁体材料用量减少了50%，交替极电机仍保持了具有竞争力的转矩性能，且转矩脉动更低，使其成为一种经济高效且具有工业可行性的解决方案。