[發明專利]冗余勵磁雙電樞繞組多相磁通切換型電機

有效

• 申請號: 201110248612.9
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102280985A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 花為;張淦;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00;H02K1/17
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及的是一種電機，具體涉及的是一種冗余勵磁雙電樞繞組多相磁通切換型電機，屬于電機制造技術領域。

背景技術

目前出現的單相或者三相電機都是采取勵磁與電樞兩套繞組分別放置的結構，包括轉子放置勵磁繞組/定子放置電樞繞組的旋轉勵磁式電勵磁結構、轉子放置永磁體/定子放置電樞繞組的旋轉勵磁式永磁結構、定子放置勵磁繞組/轉子放置電樞繞組的旋轉電樞式電勵磁結構、定子放置永磁體/轉子放置電樞繞組的旋轉電樞式永磁結構。上述四種結構除了旋轉永磁勵磁式都需要電刷和（或）換向器，降低了系統的可靠性，需要維護。

而近些年出現的所謂磁通切換型電機，是指隨著轉子位置的變化，勵磁磁通切換其閉合路徑，使得定子電樞繞組內匝鏈的磁通大小和方向均發生變化，從而產生交變的感應電勢的電機。該電機有純永磁結構（將永磁體與電樞繞組都置于定子）、純電勵磁結構（將勵磁繞組與電樞繞組都置于定子）、混合勵磁結構（將永磁體、勵磁繞組與電樞繞組都置于定子），轉子上既無永磁體也無繞組，結構非常簡單。

但是，目前的磁通切換型電機都是采用一套電樞繞組，因此當電樞繞組產生故障，將會導致電機無法運行，并對電機及負載造成沖擊。而在包括風力發電、新能源電動汽車、工業驅動、多電飛機/船艇等絕大多數領域，都對驅動系統的可靠性提出了很高要求。目前的常規單電機驅動系統不能很好地解決電機轉矩—轉速特性與系統動力需求之間的矛盾。若功率恒定，則不能滿足加速性能與最高轉速的要求；若追求系統動力性能，則必須提高電機功率，使得電機體積和系統質量增加。更關鍵的是單電機系統無法保證可靠性要求與加強的容錯運行能力。采用多電機組合結構，則又導致整個動力系統結構復雜，體積大，成本也高。基于上述背景，研制開發出一種新型冗余勵磁雙電樞多相電機驅動系統，將有助于滿足上述對電驅動系統的要求。

發明內容

技術問題：針對現有技術上存在的不足，本發明目的在于提供一種效率高、功率密度大、容錯性能強、可靠性高的冗余勵磁雙電樞繞組多相磁通切換型電機，兩套多相電樞繞組互相解耦，可單獨控制，存在電動—電動、電動—發電、發電—電動、發電—發電四種工作模式，可根據系統需要靈活控制；采用冗余勵磁方案，使得電機具有極高可靠性，非常適合于容錯運行。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提出一種冗余勵磁雙電樞繞組多相磁通切換型電機，包括定子鐵心、轉子鐵心、電樞線圈、永磁體、勵磁線圈、導磁橋、定子永磁齒和定子勵磁齒；?

所述定子鐵心由W形鐵心單元圍繞成圓形，每個W形鐵心單元包括兩個U形導磁鐵心和一個將兩U形導磁鐵心固聯為一體的長方形導磁橋；所述勵磁線圈環套在定子導磁橋上，且勵磁線圈依次首尾串聯組成單相集中勵磁繞組，所述勵磁線圈與對應的電樞線圈相互垂直；所述永磁體嵌于兩個相鄰的W形鐵心單元之間，切向充磁，且充磁方向一致；所述的定子齒有兩種，分別稱為定子永磁齒和定子勵磁齒，定子永磁齒由永磁體和與永磁體相鄰的兩塊W形鐵心單元的各一個齒構成，定子勵磁齒由導磁橋和與導磁橋相鄰的兩個U形鐵心單元的各一個齒構成；所述電樞線圈的兩個圈邊分別置于所述定子齒的左右兩個槽中；

所述電樞線圈分成兩組，第一組套在嵌有永磁體的定子永磁齒上，組成第一套多相對稱電樞繞組；第二組套在嵌有導磁橋的定子勵磁齒上，組成第二套多相對稱電樞繞組；

所述冗余勵磁包括勵磁線圈勵磁與永磁體勵磁兩種勵磁方式；

定子鐵心與轉子鐵心都為凸極結構。

優選的，所述轉子鐵心上既無永磁體也無繞組，轉子鐵心為直槽或斜槽。

優選的，所述每個定子永磁齒上均套有一個電樞線圈，每個定子勵磁齒上同時套有一個電樞繞組和一個勵磁繞組，且對應電樞繞組和勵磁繞組在空間上相互垂直。

優選的，所述兩套多相電樞繞組的相數由定子鐵心的定子齒數與轉子齒數配合組成。

優選的，所述定子鐵心和轉子鐵心的材料均為導磁材料。????

優選的，所述導磁材料是硅鋼片。

所述永磁體由釹鐵硼構成。

優選的，所述定子鐵心與轉子鐵心組成外轉子或者內轉子結構。

優選的，所述永磁磁場與電勵磁磁場為徑向、軸向、橫向或者組合磁場。

優選的，該電機為純發電、純電動或者發電-電動組合運行。

有益效果：

（1）采用冗余勵磁，可通過調節電勵磁電流來調節氣隙磁場。如既可增磁以產生較大的起動轉矩，又可弱磁來實現恒功率寬調速運行，克服了純永磁電機永磁磁場不可調的困難。