[發明專利]一種新型高轉矩密度高功率因數容錯永磁游標電機及其調制方法

有效

• 申請號: 201610266925.X
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105958762B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 趙文祥;朱旭輝;吉敬華;朱劍;顧陳瑜;馬安琪
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K21/22;H02K1/27;H02K1/14;H02P21/28
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1.一種高轉矩密度高功率因數容錯永磁游標電機，其特征在于：該電機由內向外依次包括內定子(1)，內轉子(2)和外轉子(3)，內定子(1)與內轉子(2)之間、內轉子(2)和外轉子(3)均留有氣隙；

所述內轉子(2)中嵌有輻射狀永磁體(4)，采用切向勵磁，輻射狀永磁體(4)的N極和S極沿著圓周交替排列；外轉子(3)內表嵌多塊表嵌式永磁體(5)，所述表嵌式永磁體(5)為單極性，其均采用對準圓心方向勵磁；內定子(1)上交替排布著電樞齒(6)和容錯齒(7)；電樞齒(6)和容錯齒(7)上均勻排布著等尺寸的調制齒(8)；電樞齒上采用集中繞組方式繞著多對極的電樞繞組；內轉子(2)，外轉子(3)和調制齒(8)形成磁齒輪結構；內定子(1)和內轉子(2)形成游標電機結構；內定子(1)和外轉子(3)形成電機結構。

2.根據權利要求1所述的高轉矩密度高功率因數容錯永磁游標電機，其特征在于：表嵌式永磁體(5)的弧度與輻射狀永磁體(4)的弧度之比在7.8到8.8之間。

3.根據權利要求1所述的高轉矩密度高功率因數容錯永磁游標電機，其特征在于：電樞繞組極對數P_a，內轉子極對數P_i，外轉子極對數P_o及調制齒數n_s滿足以下關系式：P_a＝P_o，n_s＝P_a+P_i。

4.根據權利要求1所述的高轉矩密度高功率因數容錯永磁游標電機，其特征在于：所述表嵌式永磁體(5)個數同電樞繞組的極對數相同；所述表嵌式永磁體(5)有9塊，電樞繞組呈9對極集中繞在電樞齒上，采用五相繞組來增加電機的功率和電機的容錯效果。

5.根據權利要求1所述的高轉矩密度高功率因數容錯永磁游標電機，其特征在于：外轉子(3)轉速ω_o，內轉子轉速ω_i滿足關系式：其中，P_i為內轉子極對數，P_o為外轉子極對數。

6.根據權利要求1所述的高轉矩密度高功率因數容錯永磁游標電機，其特征在于：容錯齒(7)上不繞繞組，將每相電樞繞組進行物理隔離。

7.根據權利要求1所述的高轉矩密度高功率因數容錯永磁游標電機的調制方法，其特征在于：包括以下步驟：具有P_a對極的電樞繞組產生的磁場以速度Ω_s旋轉時，磁場經過調制齒(8)調制后，在氣隙中形成空間分布磁場，該磁場在半徑為r，空間角度為θ處的磁感應強度徑向分量B_r可表示為：

Br(r,θ)=Br0(r,θ)·λr(r,θ)=λr0(r)Σm=1,3,5...brm(r)cos(mp(θ-Ωrt)+mpθ0)+12Σm=1,3,5...Σj=1,2,3...λrj(r)brm(r)cos((mp+jns)(θ-(mpΩr+jnsΩs)(mp+jns)t)+mpθ0)+12Σm=1,3,5...Σj=1,2,3...λrj(r)brmcos((mp-jns)(θ-(mpΩr-jnsΩs)(mp-jns)t)+mpθ0)]]>

其中：b_rm是徑向磁密分布的傅里葉系數，λrj是徑向調制函數的傅里葉系數；t為時間變量；θ₀為初始空間相位角；從上式可以得出磁密分布空間諧波的極對數如下：

p_m,k＝|mp+kn_s|

m＝1,3,5...∞

k＝0,±1,±2,±3,...±∞

還可以求出磁密空間諧波的旋轉角速度為：

Ωm,k=mpmp+knsΩr+knsmp+knsΩs]]>

電機的調制比為：

Gr=ns-PaPa=PiPa]]>

其中，電樞繞組極對數P_a，內轉子極對數P_i，調制齒數n_s。