[發(fā)明專利]一種多區(qū)間永磁容錯(cuò)電機(jī)及其運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210415516.7
• 申請(qǐng)日: 2022-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114640195B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐高紅;王浩然;陳前;趙文祥;劉國(guó)海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/17
• 分類號(hào): H02K1/17;H02K1/16;H02K1/14;H02K1/27;H02K21/02;H02K16/04
• 代理公司: 南京智造力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 胡德水

1.一種多區(qū)間永磁容錯(cuò)電機(jī)，其特征在于，包括外定子、嵌在外定子槽中的電樞繞組、內(nèi)定子、嵌在內(nèi)定子槽中的勵(lì)磁繞組、燕型轉(zhuǎn)子和永磁體；燕型轉(zhuǎn)子頭部正對(duì)著外定子，且設(shè)置不等輔助凸極，此時(shí)相鄰燕型轉(zhuǎn)子頭部輔助凸極極弧系數(shù)不等；燕型轉(zhuǎn)子尾部正對(duì)著內(nèi)定子，且設(shè)置不等且偏移的輔助凸極，此時(shí)相鄰燕型轉(zhuǎn)子尾部輔助凸極極弧系數(shù)不等，并且依次偏移不同角度；燕型轉(zhuǎn)子內(nèi)部增設(shè)空氣磁障；永磁體沿燕型轉(zhuǎn)子的圓周方向均勻嵌入，相鄰永磁體的充磁方向相反；

所述外定子采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組，每一個(gè)電樞齒上僅繞制單層繞組，并且采用隔齒繞的方法，使得外定子形成10個(gè)電樞齒和10個(gè)容錯(cuò)齒，電樞齒和容錯(cuò)齒周向間隔均勻分布，徑向相對(duì)的兩極單層集中繞組串聯(lián)成一相；所述內(nèi)定子采用整數(shù)槽分布繞組，繞組周向間隔5個(gè)定子齒串聯(lián)成一相；

所述外定子上采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組的槽極配合應(yīng)滿足Q＝2P±2；所述內(nèi)定子上采用整數(shù)槽分布式繞組結(jié)構(gòu)的槽極配合需保證q＝Q/(2*P*m)為整數(shù)；其中Q為電機(jī)的槽數(shù)，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，m為電機(jī)的相數(shù)，q為電機(jī)的每極每相槽數(shù)；

通過(guò)控制電樞繞組和勵(lì)磁繞組中的d-q軸電流以實(shí)現(xiàn)所述電機(jī)的四種模式運(yùn)行：模式①，電樞繞組單獨(dú)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；模式②，勵(lì)磁繞組單獨(dú)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；模式③，電樞繞組和勵(lì)磁繞組共同驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；模式④，電樞繞組驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，勵(lì)磁繞組調(diào)節(jié)永磁磁通；在不同轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速區(qū)域以不同模式運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多區(qū)間運(yùn)行；通過(guò)模式切換，利用健康繞組輔助故障繞組實(shí)現(xiàn)強(qiáng)容錯(cuò)運(yùn)行；

多區(qū)間運(yùn)行是指：在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)矩區(qū)域，所述電機(jī)運(yùn)行在模式③，在中轉(zhuǎn)速和中轉(zhuǎn)矩區(qū)域，所述電機(jī)運(yùn)行在模式①，在高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)矩區(qū)域，所述電機(jī)運(yùn)行在模式②。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多區(qū)間永磁容錯(cuò)電機(jī)，其特征在于，所述永磁體采用釹鐵硼稀土永磁材料，相鄰永磁體充磁方向相反。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多區(qū)間永磁容錯(cuò)電機(jī)，其特征在于，所述四種模式轉(zhuǎn)矩公式為：

其中T表示輸出轉(zhuǎn)矩平均值，P_r是轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，是外部氣隙永磁磁密，是內(nèi)部氣隙永磁磁密，k_f是勵(lì)磁電流對(duì)外部氣隙永磁磁密的調(diào)節(jié)系數(shù)，i_qo是電樞繞組q軸電流，i_qi是勵(lì)磁繞組q軸電流，i_di是勵(lì)磁繞組d軸電流。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多區(qū)間永磁容錯(cuò)電機(jī)，其特征在于，所述四種模式的運(yùn)行為；

模式①：僅在外定子電樞繞組中通入q軸電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)外定子和電樞繞組起主動(dòng)作用，而內(nèi)定子和勵(lì)磁繞組起隨動(dòng)作用；

模式②：僅在內(nèi)定子勵(lì)磁繞組中通入q軸電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)內(nèi)定子和勵(lì)磁繞組起主動(dòng)作用，而外定子和電樞繞組起隨動(dòng)作用；

模式③：同時(shí)在外定子電樞繞組和內(nèi)定子勵(lì)磁繞組中通入q軸電流共同驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)外定子和電樞繞組起主動(dòng)作用，內(nèi)定子和勵(lì)磁繞組也起主動(dòng)作用；

模式④：在外定子電樞繞組中通入q軸電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，同時(shí)在內(nèi)定子勵(lì)磁繞組中通入d軸電流調(diào)節(jié)永磁磁通，實(shí)現(xiàn)調(diào)磁運(yùn)行。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多區(qū)間永磁容錯(cuò)電機(jī)的運(yùn)行方法，其特征在于，該方法結(jié)合所述電機(jī)能夠以四種模式運(yùn)行的特點(diǎn)，進(jìn)行模式切換，利用健康繞組輔助故障套組實(shí)現(xiàn)強(qiáng)容錯(cuò)運(yùn)行；

當(dāng)所述電機(jī)在模式①運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生故障，切換到模式③，電樞繞組電流變換相位抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)在勵(lì)磁繞組通入q軸電流以彌補(bǔ)缺失的轉(zhuǎn)矩；或者切換到模式④，電樞繞組電流變換相位抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)在勵(lì)磁繞組通入d軸電流調(diào)磁，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)運(yùn)行；

當(dāng)所述電機(jī)在模式②運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生故障，切換到模式④，勵(lì)磁繞組電流變換相位將永磁磁通推向外部氣隙，此時(shí)在電樞繞組中通入q軸電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)運(yùn)行。