[發明專利]一種帶容錯齒的冗余勵磁雙電樞繞組多相磁通切換型電機

有效

• 申請號: 201110250588.2
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102290883A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 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: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/17;H02K3/46;H02K3/28
• 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

本發明涉及一種電機，尤其涉及一種帶容錯齒的冗余勵磁雙電樞繞組多相磁通切換型電機。

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?；谏鲜霰尘埃兄崎_發出一種新型帶容錯齒的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

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種效率高、功率密度大、容錯性能強、可靠性高的帶容錯齒的冗余勵磁雙電樞繞組多相磁通切換型電機。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種帶容錯齒的冗余勵磁雙電樞繞組多相磁通切換型電機，包括定子鐵心、與定子鐵心相適配的轉子鐵心、4m個電樞線圈和4m個勵磁線圈，所述定子鐵心和轉子鐵心為凸極結構；所述定子鐵心由4m個E形鐵心單元和4m個充磁用的永磁體交錯拼接而成，所述永磁體的充磁方向為切向，且相鄰永磁體的充磁方向相反，所述E形鐵心單元中間凸出的齒為定子容錯齒，兩側凸出的齒為永磁齒，一個永磁體與與之相接觸的兩個永磁齒共同構成定子永磁齒；所述電樞線圈套裝在定子永磁齒上，相鄰的2m個電樞線圈構成第一套對稱m相電樞繞組，相鄰的另外2m個電樞線圈構成第二套對稱m相電樞繞組；所述勵磁線圈套裝在定子容錯齒上，且勵磁線圈依次首尾串聯組成一套單相集中勵磁繞組；所有永磁體構成永磁磁場，所有勵磁線圈構成電勵磁磁場；其中，m為自然數，且m≥1，其設計值可根據實際需要靈活設置。

該電機，在結構與性能上保留了傳統磁通切換電機緊湊、簡單、魯棒性好、適于高速運行、效率高、功率密度大的優勢；在勵磁方式上，采用了電勵磁和永磁體勵磁兩種勵磁方式，設計了兩套相互耦合的對稱m相電樞繞組、和一套單相集中勵磁繞組，使電機具有多種工作模式、較高的容錯性能與可靠性。

所述轉子鐵心上既無永磁體也無繞組，為直槽結構或者斜槽結構；直槽結構的轉子鐵心可保證在采用單相集中勵磁繞組和轉子鐵心不斜槽的條件下，就可獲得正弦度非常高的磁鏈、感應電勢和電感等靜態特性；如果對電機勵磁磁鏈、感應電勢和電感等靜態特性的正弦度要求較高，亦可將直槽結構的轉子斜槽一定角度以提高正弦性。

所述E形鐵心單元和轉子鐵心為硅鋼片或其它導磁材質。

所述永磁體為釹鐵硼或其它永磁材質。

所述定子鐵心和轉子鐵心可根據需要設計成相配合成內轉子結構或外轉子結構。

所述永磁磁場和電勵磁磁場為徑向磁場、軸向磁場或者橫向磁場中的一種磁場或其中兩種磁場的組合。

該電機的機械結構可以為旋轉、直線、平面、立體中的一種或幾種的組合形式。