[發明專利]低互感容錯型六相雙凸極無刷直流電機

有效

• 申請號: 201510817625.1
• 申請日: 2015-11-23
• 公開（公告）號: CN105449881B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 趙星;周波;史立偉;楊嵐
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/16;H02K1/17;H02K3/28
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種低互感容錯型六相雙凸極無刷直流電機，包括同轉軸設置的定子組件和轉子鐵心；定子組件包括定子鐵心、勵磁元件以及六相定子繞組；定子鐵心上設有12N個定子極，N為自然數；轉子鐵心上設有10N或者14N個轉子極，勵磁元件的數目為6N個，每個勵磁元件跨兩個定子極進行排布，相鄰勵磁元件相連且極性相反；每一相定子繞組均由同相位的2N個定子線圈串聯或并聯而成，且定子繞組之間的相位角相差為60°；勵磁元件與其對應的兩相定子繞組的定子線圈匝鏈，且勵磁元件與其所匝鏈的定子繞組的極性一致。本發明實現了六相繞組之間的電氣隔離，具備較好的容錯性能，換相轉矩脈動小。

技術領域

本發明涉及特種電機本體設計領域，尤其涉及一種低互感容錯型六相雙凸極無刷直流電機。

背景技術

雙凸極電機是一種由位置傳感器、電力電子功率變換器、永磁或電磁勵磁單元、控制器和凸極定轉子結構的電機本體組成的新式電機。作為一種新型的變磁阻電機，其磁阻最大值和最小值比值大，有良好的機電能量轉換特性和應用前景。

傳統的雙凸極電機為三相電機，采用內轉子的6N/4N極結構，定子極數為6N，轉子極數為4N，N為自然數，表示單元電機數。為了進一步提高電機的可靠性，要求電機能在故障后主動重構系統的軟硬件結構，在不損失性能或僅降低部分性能指標的情況下，使系統實現容錯運行。六相電機擁有六相定子繞組，這種相數冗余的設計使得六相電機成為容錯電機的研究熱點和發展方向。

目前已有的技術中，研究最多的為三相6N/4N結構的電勵磁雙凸極電機，該電機的勵磁繞組跨3個定子極繞制。也有一些關于多相容錯型雙凸極電機的研究，例如申請號為201110062872.7的中國發明專利：四相雙凸極電機，公開了一種單元電機為8/6結構的四相雙凸極電機，其定子上每隔4個凸極齒槽內嵌繞勵磁元件或安放永磁磁鋼，每個定子的凸極齒上分別套裝有集中電樞線圈。但是關于六相雙凸極電機的研究相對較少，目前公開的報道只有申請號為201510010687.3的中國發明專利：一種直驅電動滾筒用電機，提出了一種單元電機為12/10結構的外轉子六相雙凸極電機，其定子上每個凸極齒槽內都嵌繞勵磁元件或安放永磁磁鋼，每個定子的凸極齒上分別套裝有集中電樞線圈。

已有技術中所涉及的六相雙凸極電機的每一個定子槽內都布置有勵磁元件，相鄰的勵磁元件極性相反，每個定子極上的集中電樞線圈根據相應勵磁元件的極性繞制，因此相鄰定子極上電樞線圈的繞制極性也相反。這種勵磁元件的排布方式以及相應電樞線圈的繞制形式使得六相定子繞組之間存在較為明顯的互感，嚴重削弱了六相雙凸極電機的容錯性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中的六相雙凸極電機存在相間互感較強，容錯性能較差的問題，提供一種低互感容錯型六相雙凸極無刷直流電機。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

低互感容錯型六相雙凸極無刷直流電機，包括同轉軸設置的定子組件和轉子鐵心；所述定子組件包括定子鐵心、勵磁元件以及六相定子繞組；所述定子鐵心上設有定子極，所述勵磁元件以及六相定子繞組嵌裝在相對應的定子極上；所述轉子鐵心上設有轉子極；

所述定子鐵心上定子極的數目為12N個，轉子鐵心上轉子極的數目為10N或者14N個，N為自然數；

所述勵磁元件的數目為6N個，每個勵磁元件跨兩個定子極進行排布，相鄰勵磁元件相連且極性相反；

每一相定子繞組均由同相位的2N個定子極上的定子線圈串聯或并聯而成，且定子繞組之間的相位角相差為60°；

所述勵磁元件與其對應的兩相定子繞組的定子線圈匝鏈，且勵磁元件與其所匝鏈的定子繞組的極性一致。

作為本發明低互感容錯型六相雙凸極無刷直流電機進一步的優化方案，當電機極數采用12N/10N匹配時，定子極弧系數為0.4，轉子極弧系數為0.5或0.33。