Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 4/1.

Ибатуллин Э. Э. и др. Влияние числа пазов статора на характеристики синхронного двигателя. Дополнительным аспектом, требующим учета, является охлаждение обмоток и магнитопровода. При конфигурациях с увеличенным числом пазов циркуляция воздуха или охлаждающей жидкости может быть затруднена из-за снижения зазоров между элементами активной зоны. Это может вызвать локальное перегревание зубцов и затруднить отвод тепла от внутренних участков обмотки. Данные условия требуют либо применения более эффективных систем охлаждения, таких как жидкостные каналы, встроенные теплообменники, либо ограничения предельной нагрузки на двигатель. Также возможно использование теплопроводящих компаундов между обмоткой и корпусом, что обеспечивает равномерный температурный градиент и повышает надежность изоляции. Следует отметить, что при реализации конструкций с высоким числом пазов возрастают требования к точности изготовления и контролю параметров при сборке. Даже небольшие отклонения от проектной геометрии могут привести к существенным перекосам магнитного поля, росту несимметрий и повышенному уровню пульсаций. Такие эффекты особенно критичны в приводах с высокими требованиями к плавности хода и минимальному уровню вибраций. В связи с этим особое внимание должно уделяться качеству материалов, точности резки и механической обработки, а также надежности изоляционных материалов в условиях плотной укладки. Эффективными мерами контроля могут быть внедрение систем автоматической оптической проверки, применение координатно-измерительных машин, а также цифровая трассировка погрешностей при сборке. Результаты, полученные в рамках данной работы, могут быть использованы при проектировании тяговых синхронных двигателей с постоянными магнитами для систем, требующих высокой точности позиционирования и низкого уровня пульсаций, таких как робототехнические приводы, электромобили, исполнительные механизмы авиационной автоматики. Повышенное число пазов способствует снижению зубцового момента и приближению формы ЭДС к синусоидальной, что критично для систем с высокочастотным управлением, где требуются плавность хода, отсутствие вибраций и стабильность отклика при нагрузке. Практическая значимость исследования заключается в сравнительной оценке четырех геометрических конфигураций, что позволяет обоснованно выбирать топологию двигателя с учетом требований к надежности, эффективности и производственным возможностям. Полученные данные особенно актуальны при разработке машин, в которых недопустимы вибрации, связанные с пульсациями момента, а также при параметрической оптимизации существующих конструкций (Yuan, 2023). Результаты анализа могут использоваться в качестве справочных при выборе конфигурации для проектирования двигателей различного назначения. С практической точки зрения, с учетом баланса характеристик и технологичности наиболее сбалансированной выглядит конфигурация с 36 пазами, а максимальные электромагнитные показатели демонстрирует конфигурация с 60 пазами (при существенных производственных ограничениях по ширине прорези). Конфигурация с 48 пазами характеризуется умеренным средним моментом и повышенными пульсациями по сравнению с 36-пазовой схемой, однако может рассматриваться как компромиссный вариант при проектировании двигателей, где допустимо небольшое увеличение вибраций ради упрощения обмотки. Схожие выводы встречаются и в исследованиях по другим типам электрических машин (Савостеенко и др., 2023). Конфигурация с 24 пазами демонстрирует наименьший момент и наибольшие искажения ЭДС и потому целесообразна лишь для маломощных или бюджетных решений. В дальнейшем планируется расширить исследования за счет анализа влияния формы прорези, типов постоянных магнитов, учета температурного режима, а также моделирования режимов с нагрузкой, близкой к номинальной. Дополнительный интерес представляет оптимизация обмоточной схемы для снижения высокочастотных пульсаций момента и повышения эффективности. Перспективным направлением является также разработка новых типов обмоточных конфигураций, например auxetic winding (Ravanbod et al., 2024). Также целесообразно провести экспериментальную верификацию численных моделей с целью уточнения параметров потерь, нагрева и колебательных эффектов в реальных условиях эксплуатации. Заключение В рамках настоящего исследования выполнено численное моделирование синхронного двигателя с постоянными магнитами при различных конфигурациях числа пазов статора, с сохранением фиксированной геометрии активной зоны. Основным инструментом анализа выступила программная среда Ansys Motor- CAD с применением модулей EMag и Lab, обеспечивающих электромагнитную и тепловую оценки характеристик. Использование численных методов позволило выявить ключевые зависимости между числом пазов, распределением магнитного поля, величиной пульсаций момента и особенностями охлаждения обмоток. Были рассмотрены четыре конфигурации: 24, 36, 48 и 60 пазов, при соответствующем изменении числа полюсов ротора для обеспечения симметричной трехфазной обмотки. Анализ показал следующее: - конфигурация с 36 пазами демонстрирует сбалансированные параметры, близкую к синусоидальной форму ЭДС и приемлемые значения пульсаций и зубцового момента. Она рекомендована как базовая конструкция для двигателей общего применения; 486