[發(fā)明專利]具有高磁隔離能力的軸向磁通模塊化多相電機

有效

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• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103746532A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設計）人: 鄭萍;吳帆;佟誠德;王偉男;朱少洪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H02K21/24
• 分類號: H02K21/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發(fā)明涉及具有高磁隔離能力的軸向磁通模塊化多相電機，屬于電機領域。

背景技術

多相永磁同步電機由于相數冗余，具有容錯運行能力，適用于多電飛機、純電動車、電力推進艦船等對驅動電機可靠性要求較高的應用場合。采用分布式繞組或普通分數槽集中繞組結構的多相永磁同步電機，都存在相間磁耦合較大的缺點。當電機一相繞組發(fā)生短路故障時，由于繞組間存在磁耦合，短路相繞組產生的磁通會在剩余相繞組中感生反電勢，影響剩余相繞組的控制效果，增加了容錯控制的難度。另一方面，大多數采用分布式繞組或普通分數槽集中繞組結構的多相永磁同步電機，某一相繞組在空間上分散分布，不利于進行故障隔離以及設計成模塊化結構。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是為了解決現有多相永磁同步電機的一相繞組短路時，容錯控制難度大；由于繞組空間分散分布，導致不利于進行故障隔離以及設計成模塊化結構的問題，提供了一種具有高磁隔離能力的軸向磁通模塊化多相電機。

本發(fā)明所述具有高磁隔離能力的軸向磁通模塊化多相電機，它包括兩個模塊化定子、盤式轉子、機殼和主軸，兩個模塊化定子和盤式轉子設置在機殼內部；一個模塊化定子、盤式轉子和另一個模塊化定子依次沿軸向設置在主軸上；兩個模塊化定子和盤式轉子之間沿軸向方向均有氣隙，所述氣隙長度為L；

每個模塊化定子包括N個相同的定子模塊，所述N個相同的定子模塊拼接成一個圓盤形；每個定子模塊包括定子鐵心、五個定子齒和兩個集中繞制繞組；定子鐵心上設置五個定子齒；所述五個定子齒所在扇面夾角沿圓周依次為[360×(0.065±0.01)/N]°、[360×(0.35±0.01)/N]°、[360×(0.13±0.01)/N]°、[360×(0.35±0.01)/N]°和[360×(0.065±0.01)/N]°，

在扇面角度為[360×(0.35±0.01)/N]°的兩個定子齒上各繞制一個集中繞制繞組，兩個集中繞制繞組的纏繞方向相反；

盤式轉子包括轉子鐵心和4N±4塊永磁體，在轉子鐵心的任一側圓盤面上均設置2N±2塊永磁體，所述一側圓盤面上沿圓周方向設置的2N±2塊永磁體充磁方向交替相反，且兩側圓盤面相同位置的永磁體充磁方向相反，所有永磁體均沿軸向充磁，永磁體采用釹鐵硼永磁材料構成；

其中：N為大于或等于3的自然數。

本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明公開一種具有高磁隔離能力的軸向磁通模塊化多相電機，采用軸向磁通結構，可以有效提高電機的功率密度。每相采用相鄰的兩個集中繞組線圈排布，達到了較好的磁隔離效果，減小了故障相對剩余相的影響。另外，定子采用模塊化設計，方便大規(guī)模加工制造，并可以在某一模塊發(fā)生故障的情況下進行替換，降低維護、維修成本。該電機是一種可靠性高、功率密度大、制造維護成本低廉的多相電機本體結構方案。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述具有高磁隔離能力的軸向磁通模塊化多相電機的結構示意圖，此圖為六相電機；

圖2是圖1的A-A剖視圖；

圖3是定子模塊的結構示意圖；

圖4是定子模塊中繞組展開圖；

圖5是圖3的C-C剖視圖；

圖6是盤式轉子結構示意圖；

圖7是圖6的俯視圖；

圖8是圖1的B-B剖視圖；

圖9是一個定子模塊繞組通電時磁通路徑圖；

圖10是所有繞組通電時氣隙磁密圖；

圖11是所有繞組通電時諧波分布圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1至圖11說明本實施方式，本實施方式所述具有高磁隔離能力的軸向磁通模塊化多相電機，它包括兩個模塊化定子1、盤式轉子2、機殼3和主軸11，兩個模塊化定子1和盤式轉子2設置在機殼3內部；一個模塊化定子1、盤式轉子2和另一個模塊化定子1依次沿軸向設置在主軸11上；兩個模塊化定子1和盤式轉子2之間沿軸向方向均有氣隙，所述氣隙長度為L；

每個模塊化定子1包括N個相同的定子模塊，所述N個相同的定子模塊拼接成一個圓盤形；每個定子模塊包括定子鐵心4、五個定子齒5和兩個集中繞制繞組6；定子鐵心4上設置五個定子齒5；所述五個定子齒5所在扇面夾角沿圓周依次為[360×(0.065±0.01)/N]°、[360×(0.35±0.01)/N]°、[360×(0.13±0.01)/N]°、[360×(0.35±0.01)/N]°和[360×(0.065±0.01)/N]°，