[發明專利]低空間諧波單雙層不等匝繞組徑向磁通六相永磁同步電機

有效

• 申請號: 202111171369.5
• 申請日: 2021-10-08
• 公開（公告）號: CN113890296B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 鄭萍;黃家萱;周子愚;高家林;錢偉昕
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K3/12;H02K3/28;H02K1/16;H02K1/276;H02K1/278;H02K1/2783
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

低空間諧波單雙層不等匝繞組徑向磁通六相永磁同步電機，屬于電機領域，本發明為解決采用分數槽集中繞組的六相永磁同步電機定子繞組合成磁動勢中的諧波含量較大的問題。本發明包括定子和轉子，定子同軸設置于轉子外部，定子沿周向均布六個定子槽單元，每個定子槽單元包括雙層繞組槽和單層繞組槽，六相繞組以不等匝方式繞制，且B相、C相、D相、E相和F相繞組相對于A相繞組在空間位置上依次相差120°、240°、θ、(θ+120°)和(θ+240°)；其中空間位置角θ滿足關系式：θ＝(2k+1)π/12；轉子設置2p塊永磁體，2p塊永磁體充磁方向交替相反，所有永磁體均沿徑向充磁。本發明電機用于抑制合成磁動勢中的低次諧波。

技術領域

本發明涉及一種抑制低次諧波技術，屬于電機領域。

背景技術

相比于傳統三相永磁同步電機，六相永磁同步電機由于其相數的增加，具備更強的容錯運行能力，在對設備可靠性要求較高的場合具有廣闊的應用前景，如：航空航天，國防軍工和交通運輸領域。然而采用分數槽集中繞組的六相永磁同步電機定子繞組合成磁動勢中的諧波含量較大，這些諧波會引起電機定、轉子鐵心飽和程度增加，同時，由于合成磁動勢中的非工作次諧波在空間上與轉子轉速不同，交變的磁場在轉子永磁體中感應出大量渦流，進而導致轉子渦流損耗上升。因此，采用分數槽集中繞組的六相電機合成磁動勢中的非工作次諧波對電機的性能產生負面影響，導致電機在運行過程中損耗增大，轉矩波動增加，當電機轉子采用內置式永磁體結構時，還會影響電機磁阻轉矩的利用。

發明內容

本發明目的是為了解決采用分數槽集中繞組的六相永磁同步電機定子繞組合成磁動勢中的諧波含量較大的問題，提供了一種低空間諧波單雙層不等匝繞組徑向磁通六相永磁同步電機。

本發明所述低空間諧波單雙層不等匝繞組徑向磁通六相永磁同步電機，包括定子和轉子，定子同軸設置于轉子外部，定子沿周向均布六個定子槽單元，每個定子槽單元包括雙層繞組槽和單層繞組槽，六相繞組以不等匝方式繞制，且B相、C相、D相、E相和F相繞組相對于A相繞組在空間位置上依次相差120°、240°、θ、(θ+120°)和(θ+240°)；

其中空間位置角θ滿足關系式：

θ＝(2k+1)π/12

其中：k為非負整數，k＝0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11……

轉子設置2p塊永磁體，永磁體極對數p滿足關系式：

p＝6t±1

其中：t＝1；

2p塊永磁體充磁方向交替相反，所有永磁體均沿徑向充磁；

六相繞組按下式通入電流：

其中：i_a、i_b、i_c、i_d、i_e和i_f分別為A相、B相、C相、D相、E相和F相繞組電流；

ω_e為電機的電角速度；I_m為電流幅值。

優選地，每個定子槽單元包括2個雙層繞組槽和4個單層繞組槽，2個雙層繞組槽設置于兩個邊界處，4個單層繞組槽設置于2個雙層繞組槽之間。

優選地，以其中一對相鄰兩個雙層繞組槽作為首尾槽并分別定義為1號、36號，依此，沿周向依次定義出定子的36個定子槽的編號，其中24個單層繞組槽和12個雙層繞組槽。

優選地，

相鄰兩個雙層繞組槽之間的夾角λ₁，

相鄰單層繞組槽與雙層繞組槽之間的夾角λ₂，