[發(fā)明專利]高度模塊化的平板式多相永磁直線電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510212416.4
• 申請日: 2015-04-29
• 公開（公告）號: CN104767351B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 隋義;鄭萍;于斌;劉家琦;趙白鴿
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02
• 代理公司: 23109 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 岳泉清

高度模塊化的平板式多相永磁直線電機，屬于永磁電機領域，本發(fā)明為解決常規(guī)多相永磁直線電機在發(fā)生繞組短路等故障時，故障隔離難度大，以及由于相間電磁耦合程度高導致的電機模塊化設計難度大的問題。本發(fā)明包括定子和永磁動子，定子可以設置在永磁動子的一側或者兩側，且兩者之間有氣隙；定子由2m個定子模塊拼裝而成，所述的定子模塊沿軸向拼裝成一個平板形；每個定子模塊包括定子鐵心，一個電樞齒、兩個容錯齒和兩個集中繞組；所述高度模塊化的平板式多相永磁直線電機的一相模塊由相鄰的兩個定子模塊構成；永磁動子由永磁體和動子鐵心拼裝而成，永磁動子可以是表貼式結構、Halbach結構或軸向充磁式結構等。

技術領域

本發(fā)明涉及一種模塊化多相永磁容錯電機，屬于永磁電機領域。

背景技術

城市軌道交通技術主要有兩種技術模式，一種是通過采用旋轉電機加齒輪箱來驅動車輪，通過車輪與鐵軌之間的摩擦力來驅動車輛前進；另一種是采用直線電機驅動系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的旋轉電機牽引技術相比，基于直線電機的軌道交通系統(tǒng)具有更好的爬坡能力，無需減速齒輪等裝置，轉向架和線路設計自由度大，隧道開鑿斷面小，特別適于對線位和站位選擇困難、水文地質條件復雜和沿線有密集建筑物的城市。對于直線電機驅動系統(tǒng)而言，其安全性和可靠性至關重要。目前，傳統(tǒng)的三相永磁直線電機在發(fā)生繞組開路或短路故障的時候，電機的推力輸出會發(fā)生劇烈變化，甚至于不能工作，這將對電驅動系統(tǒng)的性能造成嚴重影響。而多相永磁直線電機由于其相數(shù)的冗余，因而具有良好的容錯運行能力，適用于城市軌道交通等對電驅動系統(tǒng)可靠性要求較高的場合。所謂容錯是指電機系統(tǒng)在發(fā)生故障的情況下，通過調整電機的控制策略，可以使該系統(tǒng)仍然保持一定的輸出能力，同時還具有在故障狀態(tài)下防止故障惡化和擴散的能力。通過采用多相容錯永磁直線電機，可以使列車在電機發(fā)生故障的情況下繼續(xù)運行，直到故障解除，這將大大提高直線電機驅動系統(tǒng)的安全性和可靠性。

為了使電機能夠在繞組開路、短路等故障狀態(tài)下繼續(xù)運行，多相容錯永磁直線電機在設計時需要滿足以下條件：相間要具有良好的電隔離、磁隔離、熱隔離和物理隔離。采用常規(guī)分布式繞組或分數(shù)槽集中繞組的多相永磁直線電機，其相間電磁耦合程度大，在發(fā)生繞組短路等故障的時候，短路相會對其他正常相造成影響，增大了容錯控制的難度。此外，采用分布式繞組或普通分數(shù)槽繞組的電機，由于其繞組的空間分布問題，難以對電機進行模塊化設計。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是為了解決常規(guī)多相永磁直線電機在發(fā)生繞組短路等故障時，故障隔離難度大，以及由于相間電磁耦合程度高導致的電機模塊化設計難度大的問題，提供了一種高度模塊化的平板式多相永磁直線電機。

本發(fā)明所述高度模塊化的平板式多相永磁直線電機，它包括k個定子和永磁動子，k＝1或2，k＝1時，定子設置在永磁動子的一側；k＝2時，兩個定子對稱設置在永磁動子的兩側；

定子和永磁動子之間留有長度為L的氣隙；

定子由2m個定子模塊拼裝而成，m為電機的相數(shù)，2m個定子模塊沿軸向拼裝成一個平板形結構的定子；每個定子模塊包括定子鐵心和集中繞組；定子鐵心上設置的兩個容錯齒和一個電樞齒，電樞齒位于兩個容錯齒之間，且電樞齒沿軸向方向的長度大于容錯齒沿軸向方向的長度；上述齒共同圍成兩個定子槽，定子槽面向永磁動子設置；定子鐵心和定子槽均為平板形，集中繞組嵌于定子槽中，且繞制在電樞齒上；

從左至右，每相鄰兩個定子模塊構成電機的一相模塊，且同一相模塊中所述兩個定子模塊的集中繞組匝數(shù)相同、繞制方向相反；

永磁動子包括動子鐵心和永磁體，動子鐵心和永磁體均為平板形，永磁體設置在動子鐵心面向定子的表面；永磁體沿垂直于氣隙平面的方向充磁，并且相鄰永磁體的充磁方向交替相反。