[發明專利]一種雙通道磁懸浮開關磁阻容錯電機

在審

• 申請號: 202110723287.0
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113422486A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 周云紅;蔣嘉豪;王東;黃飛
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/14;H02K1/24;H02K3/28;H02K3/18;H02N15/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 李德濺

本發明公開了一種雙通道磁懸浮開關磁阻容錯電機，包括同心嵌套的外定子鐵心（1）、轉子鐵心（3）、內定子鐵心（6），所述外定子鐵心（1）的圓周內壁上等間隔地設置有內凸的主繞組極（2）且每個主繞組極（2）上各設有一套獨立的主繞組（8），所述轉子鐵心（3）的圓周內、外壁上分別等間隔地設置有無繞組的轉子內凸極（5）和轉子外凸極（4），所述內定子鐵心（6）的圓周外壁上等間隔地設置有外凸的次繞組極（7）且每個次繞組極（7）上各設有一套獨立的次繞組（9）；所述轉子外凸極（4）的極弧寬度大于主繞組極（3）的極弧寬度且轉子內凸極（5）的極弧寬度大于次繞組極（7）的極弧寬度。本發明能夠提高電機運行的可靠性和容錯性。

技術領域

本發明屬于磁懸浮電機技術領域，具體地說是一種能雙通道運行、且徑向懸浮力和電磁轉矩解耦以及增強徑向懸浮性能的雙通道磁懸浮開關磁阻容錯電機。

背景技術

磁懸浮開關磁阻電機是通過改變開關磁阻電機原有的磁場分布，產生作用于轉子上的可控的懸浮力，從而將轉子懸浮于空間?？梢栽诒Ａ糸_關磁阻電機性能優點的基礎上，進一步消除機械軸承帶來的摩擦損耗，且無需潤滑裝置，具備控制靈活、結構簡單、高集成度、可容錯及高速適應性的優點，它可以高速及超高速電動/發電運行，在工業、化工、生物以及軍工等諸多領域均具有廣闊的應用前景。

隨著電機應用領域的不斷拓展，人們對電機工作可靠性及安全性提出了更高的要求。當電機發生故障時，應盡可能地避免立即停機維修，而是讓其在故障情況下繼續維持工作，為系統中其他設備的可靠停機預留時間。因此，電機的容錯運行技術研究對于提高系統可靠性具有重要意義。

對于普通開關磁阻電機的容錯研究，文獻1(李雷軍，丁春芳.開關磁阻電機缺相運行特性的研究[J].微電機，2005，38(2)：27～30.)以開關磁阻電機的缺相故障為研究對象，結合實驗結果驗證了普通開關磁阻電機發生缺相故障時可以通過降額使用以維持運行。文獻2(鄭易，王磊靜.開關磁阻電機繞組短路故障的檢測與研究[J].電氣傳動，2008，38(11)：72～76.)對電機繞組短路故障的不同短路程度進行理論及實驗分析，得出短路造成電機轉矩缺失并需要增大轉矩電流以維持電機正常運行的結論。

磁懸浮開關磁阻電機雖繼承了普通開關磁阻電機優良的容錯性能，但懸浮力的存在使得該電機的容錯控制復雜化而不同于普通開關磁阻電機。因此原有的開關磁阻電機容錯控制技術以及其他磁懸浮電機容錯運行技術不能被簡單復制，需要單獨研究。

從公開的文獻來看，國內外學者針對磁懸浮開關磁阻電機的研究方向主要集中在數學模型、電機本體、控制策略等方面，關于容錯運行的相關技術研究正逐步受到關注。文獻3(鄧旭,鄧智泉,曹鑫,等.BSRM缺相運行的控制方法[J].電工技術學報,2013,28(3):140-147.)以磁懸浮開關磁阻電機的缺相故障為研究對象，驗證了其發生缺相故障時可以通過降額使用以維持運行。文獻4(趙麗丹.單繞組無軸承開關磁阻電機繞組開路故障的容錯控制[D].南京:南京航空航天大學,2014.)分析了單繞組BSRM發生繞組開路故障時的補償繞組選取原則，研究了相應的懸浮力補償控制方法。文獻5(錢婷.雙繞組無軸承開關磁阻電機短路故障容錯運行控制的基礎研究[D].南京:南京航空航天大學,2014.)主要針對常規雙繞組磁懸浮開關磁阻電機短路故障容錯運行技術進行研究，以懸浮力優先為原則，提出了針對短路故障的懸浮力及轉矩補償策略提出了相應的補償策略。文獻6(曹鑫，錢婷，周恒，鄧智泉.無軸承開關磁阻電機懸浮繞組短路故障下的容錯運行控制方法[J].電工技術學報，2017，32(19)：32～40.)提出了一種利用非故障相對懸浮力進行補償的容錯運行方法。以上各研究皆是從補償策略方面進行的容錯控制，而缺乏從拓撲結構方面的研究和改進。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種能雙通道運行、且徑向懸浮力和電磁轉矩解耦以及增強徑向懸浮性能的雙通道磁懸浮開關磁阻容錯電機；該容錯電機集開關磁阻電機、轉子徑向自懸浮、雙通道容錯運行于一體，提高電機運行的可靠性和容錯性，改善電磁轉矩功能與轉子徑向自懸浮功能之間的非線性強耦合的技術問題，增強徑向負載能力。