[發(fā)明專利]極端環(huán)境用無電磁耦合高可靠性永磁交流伺服電機的繞組

無效

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• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102842979A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 李勇;鄒繼斌;徐永向;胡建輝;王亮;陸永平;劉彥彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H02K3/28
• 分類號: H02K3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組，屬于伺服電機繞組技術領域。

背景技術

在很多極端環(huán)境場合中，比如深地、深海或者深空中，永磁交流伺服電機用來實現尖端設備中的精密速度控制或者位置控制。在這些場合，驅動電機的失效會帶來整個設備的失效，帶來的損失是巨大的，因此需要驅動電機具有很高的可靠性。解決這個問題的最根本方法是進行硬件備份。由于永磁交流伺服電機轉子結構相對比較簡單，可靠性很高，因此硬件備份主要針對電機定子，一般多采用雙定子或者雙繞組技術來實現備份功能。電機采用雙定子結構的缺點是體積大利用率低，采用雙繞組的缺點是要么兩個繞組之間存在相位差，工作單元和備份單元不能完全替換，需要控制策略上做調整；要么他們之間存在著一定的電氣耦合和磁路耦合，比如繞組端部重疊等，一個繞組出現故障時對另外一個繞組的運行也可能產生影響。

根據上述這些問題，現有的永磁交流伺服電機的設計都很難滿足高可靠性要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了解決現有的永磁交流伺服電機都很難滿足高可靠性要求的問題，進而提供一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組設計。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組設計，所述電機繞組包括第一單元和第二單元，所述第一單元和第二單元對稱設置，所述第一單元和第二單元各自獨立。

電機定子鐵芯為二十四個齒，在空間上，第一至第六齒、第十三至第十八齒為第一單元，第七至第十二齒、第十九至第二十四齒為第二單元，每個單元也是對稱結構。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：本發(fā)明通過高可靠性的雙繞組設計，提高了永磁交流伺服電機可靠運行的冗余。兩個繞組和驅動電路匹配構成兩個獨立單元，可以同時工作，也可以互為硬件備份。當一個單元中的繞組或者驅動電路發(fā)生故障進行切除時，不會對另外一個單元的正常運行產生任何影響，兩個繞組互相之間完全獨立，無電氣耦合和磁路耦合，其高可靠性可以滿足極端環(huán)境下的一些尖端設備的使用要求。適用于對電機可靠性要求很高的極端環(huán)境領域，如深空探測等高技術領域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明電機定子繞組的結構示意圖；

圖2是單元中的繞組分布示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。?

如圖1和圖2所示，本實施例所涉及的一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組設計，所述電機繞組包括第一單元U1和第二單元U2，所述第一單元U1和第二單元U2對稱設置，且各自獨立。

電機定子鐵芯為二十四個齒，采用Y=1的集中繞組，在空間上，第一至第六齒、第十三至第十八齒為第一單元U1，第七至第十二齒、第十九至第二十四齒為第二單元U2，每個單元也是對稱結構。

1、本發(fā)明的關鍵技術一，是電機定子采用雙繞組結構，且兩個繞組完全對稱。設計時使得它們的電勢系數、電阻、電感、相位等參數完全相同。既可以同時工作，又可以互為備份。

2、本發(fā)明的關鍵技術二，是兩個繞組之間完全獨立，無任何電氣耦合，包括端部重疊等。

3、本發(fā)明的關鍵技術三，是兩個繞組在圓周方向的分布在空間上是完全錯開的，它們之間的磁路耦合極小因而可以忽略，不存在互感的影響。

4、本發(fā)明的基本原理具體說明如下：

（1）電機定子繞組的示意圖如圖1所示。通過選擇適當的極槽配合，將整個電機繞組設計成對稱的兩個單元，分別記為U1和U2。同時，每個單元在圓周上也是對稱分布的。這樣的好處，是可以在任何一個單元單獨工作時電機轉子的受力是均勻對稱的，這樣可以有效減少磁拉力帶來的電機振動和噪音。

（2）在每個單元中，采用節(jié)距Y=1的集中繞組，在每個齒上繞制線圈，這樣同一個單元的不同相之間，以及不同單元之間沒有端部耦合，也沒有其他的電氣耦合。

（3）為了采用節(jié)距Y=1的集中繞組，需要磁極數和槽數保持一定的配合關系。在此關系下，極距和齒距很接近，不同的齒之間幾乎沒有磁路耦合。

（4）本發(fā)明中，電機本體要與驅動電路配套使用。正常工作時，電氣上完全隔離的兩套驅動電路與完全獨立的兩個繞組分別連接，構成兩個獨立驅動單元，同時工作，且互為備份。當一個單元出現故障切除時，另外一個單元繼續(xù)工作，不受任何影響。