[發明專利]一種交替極轉子表面形狀優化的永磁容錯游標輪緣推進電機

有效

• 申請號: 202011484890.X
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112688454B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 朱景偉;喬田懷;馬瑞;王瀟逸
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02K1/2746
• 分類號: H02K1/2746;H02K1/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜威威;李洪福

本發明公開了一種交替極轉子表面形狀優化的永磁容錯游標輪緣推進電機，屬于艦船、無人艇、水下機器人、潛艇和魚雷等水面、水下航行器的電力推進系統領域，包括轉子、螺旋槳和定子；轉子包括磁化方向均為同向的永磁體、轉子齒和轉子軛；轉子齒均勻分布在轉子軛上，每相鄰的兩個轉子齒之間形成轉子槽；磁化方向均為同向的永磁體嵌入轉子槽中；轉子齒與磁化方向均為同向的永磁體表面均有形狀彎曲；轉子齒與磁化方向均為同向的永磁體最大厚度相等；螺旋槳固定在轉子軛內表面；定子上設置有多個電樞齒、隔離齒、繞組槽和電樞繞組；電樞繞組為單層集中繞組；永磁容錯游標電機與輪緣推進器相結合，構成永磁容錯游標輪緣推進電機，提升了電機的電磁性能。

技術領域

本發明涉及艦船、無人艇、水下機器人、潛艇和魚雷等水面、水下航行器的電力推進系統領域，尤其涉及一種交替極轉子表面形狀優化的永磁容錯游標輪緣推進電機。

背景技術

CN107733106A一種集成電機推進器用永磁容錯輪緣推進電機，屬水下推進器用電機，本電機包括定子鐵芯，定子槽，電樞齒，隔離齒，電樞繞組，大氣隙，磁極保護套筒，磁極保護層，離心式永磁體，轉子鐵芯，焊接在轉子鐵芯內側的螺旋槳。定子槽數為2km，其中k為正整數，m為電機相數，定子上有不等距電樞齒和隔離齒，轉子極數為2k(m±1)。電機的特點是可以在電機繞組發生開路故障或短路故障后繼續穩定地運行。相比于目前其它的集成電機推進器用電機，本發明首先提出了具有容錯能力的輪緣推進電機，首次將永磁容錯電機應用于水下航行器，有效地提高了船舶推進系統的可靠性。本發明所涉及的永磁容錯輪緣推進電機具有轉矩脈動小，容錯性能強、結構相對簡單，制造方便等特點。

CN101546931A一種集成推進器，屬于水面或水下運行設備或裝置的推進技術領域。它包括多相永磁電機、螺旋槳和導管；所述的導管與多相永磁電機定子集成，其導管分為三段，導管前段、導管中段、導管后段通過螺釘連接形成一個中間有導管凹槽的整體導管，導管中段作為多相永磁電機機座，包括定子鐵芯和定子繞組的電機定子安裝在機座內；所述的螺旋槳與多相永磁電機轉子集成，其螺旋槳是一種固定螺距多葉槳，該螺旋槳的外圓有端環，端環外壁開有“凹”型槽口，永磁電機轉子的永磁體和形成磁路的轉子背鐵嵌入端環外壁的“凹”型槽口內與螺旋槳融合為一個整體。本發明集成推進器優點在于：空間利用率高，無需聯結軸和支撐軸，裝配技術簡單，建造和維修方便，降低了螺旋槳運行的振動和噪聲。

CN102710078A容錯式永磁游標電機，包括同軸的內定子和外轉子,永磁體沿圓周方向固定貼于外轉子的內表面上,永磁體的充磁方向為徑向且N極和S極交替排列,內定子圓周上布置彼此相交錯的10個電樞齒和10個容錯齒,電樞齒上繞有單層集中電樞繞組,徑向相對兩電樞齒上的集中電樞繞組串聯成一相,電樞繞組為五相繞組；電樞齒的齒寬和容錯齒的齒寬不相等,在電樞齒和容錯齒的齒頂上設有沿圓周方向上均勻分布的40個調制極；在大幅度提高了轉矩密度的同時保留并加強了容錯性能,有助于減小電機體積,提高電機可靠性和帶故障運行能力。

目前輪緣推進電機大多采用永磁容錯電機，永磁容錯電機在低速大轉矩輸出時槽數極數較多，降低了定子鐵心和電樞繞組的利用率。永磁容錯游標電機的優點是低速大轉矩輸出，槽數較少，低速時定子鐵心利用率高，轉矩脈動小，可以將永磁容錯游標電機與輪緣推進器相結合，構成永磁容錯游標輪緣推進電機，實現低速大轉矩輸出和直驅的功能，進一步提高船舶推進系統的可靠性。但是永磁容錯游標輪緣推進電機永磁體極對數過多，成本較高，極間漏磁嚴重，永磁體利用率不高，電機電磁性能下降，采用傳統交替極轉子，由于永磁體表面和轉子齒表面均沒有表面形狀，其反電動勢正弦度相對不高，電磁轉矩脈動相對較大。

發明內容

根據現有技術存在的問題，本發明公開了一種交替極轉子表面形狀優化的永磁容錯游標輪緣推進電機，包括轉子、螺旋槳和定子；

所述轉子包括磁化方向均為同向的永磁體、轉子齒和轉子軛；

所述轉子齒均勻分布在轉子軛上，每相鄰的兩個轉子齒之間形成轉子槽；