如何为高速应用设计多相电机？

随着全球对电动汽车 (EV) 和可持续交通的需求不断增长，多相驱动 (MPD) 作为电源转换系统的首选之一，越来越受到工业界和学术界的关注。首次引入多相驱动，专用于五相感应电机。六相感应电机在中作为多相驱动发展的另一个里程碑进行了研究，在它们的起源中，多相电机主要用于发电。但如今，它们似乎更适合大功率应用。此外，功率半导体器件的发展和转换器调制技术的进步激发了越来越多关于多相驱动主题的研究。多相驱动吸引了研究人员将它们用于工业和牵引应用，其中容错能力是一个关键的设计特征，例如电动汽车、船舶推进和航空航天。

多相电机是具有多于三相的定子绕组和转子磁体的电机，它们具有更高的功率密度、更低的转矩脉动、更好的容错能力以及比传统三相电机更简单的控制等优势。然而，为高速应用设计多相电机可能具有挑战性，因为它涉及不同参数和约束之间的权衡。

电机的种类

第一步是选择适合应用的多相电机类型。多相电机主要有两种类型：同步电机和感应电机。同步电机在转子上有永磁体或电磁铁，而感应电机有短路笼或绕线转子。同步电机具有更高的效率、功率因数和扭矩重量比，但它们需要更复杂和昂贵的转换器和控制器。感应电机成本较低、控制更简单、热稳定性更好，但效率、功率因数和扭矩重量比较低。

相数

第二步是确定多相电机的最佳相数，相数会影响机器及其转换器的性能、成本和复杂性。通常，增加相数可降低转矩脉动、电流和电压的谐波含量以及滤波器组件的尺寸。然而，它也增加了定子绕组、开关、传感器和电线的数量，从而增加了系统的成本、重量和损耗。一个常见的经验法则是选择相数为三的倍数，例如六、九或十二，以实现平衡运行。