【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电工、电机设计及控制和电动汽车领域,尤其涉及五相高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机。
技术介绍
随着不可再生能源的不断消耗,电动汽车的研发越来越受到大家的关注,而电机作为电动汽车的驱动装置,其性能直接影响电动汽车的研制与发展,因此电机成为了电动汽车能否应用于实际的关键因素。相比于传统的电励磁电机和永磁无刷直流电机,永磁无刷交流电机具有高转矩输出能力,高效率,小体积及高可靠性等优势。随着永磁体材料的不断更新和改善,电机新结构的不断提出和优化,永磁无刷交流电机性能也得到了越来越大的提升,应用的范围也不断扩大。电动汽车作为未来汽车发展的必然方向,对电机性能也提出了重大的挑战。众所周知,电动汽车启动过程需要电机输出较大的转矩来减少启动时间,而电动汽车的空间有限,不可能使用体积过大的电机,所以大转矩输出往往需要电机处于过载运行状态,这给电机的过载能力提出了很高的要求,同时,过载状态会对电机造成永磁体退磁,涡流损耗、铁耗及铜耗的迅速上升,可能导致电机损坏,给行车安全造成威胁。而永磁游标电机利用磁齿轮原理,使电机牺牲速度来达到大转矩的要求,所以这类电机适用于低速大转矩的应用场合。现有的技术中,永磁游标电机一般采用三相分数槽双层集中绕组,每极每相槽数q=1/2,这种绕组方案会使得绕组因数偏低,磁场利用率也偏低,同时相间耦合度较高,这样的电机容错性能较差,甚至根本不具备容错性能;而且游标电机虽然转矩输出能力较一般电机有很大提升,但本身结构也存在缺陷,电机的功率因数偏低,这就需要供电端增加变压器容量,随之带来的弊端是电机系统体积和重量的大幅度增加,这对特殊的 ...
【技术保护点】
一种新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机,其特征在于:该电机由内向外依次包括内定子(1),内转子(2)和外转子(3),内定子(1)与内转子(2)之间、内转子(2)和外转子(3)均留有气隙;所述内转子(2)中嵌有辐射状永磁体(4),采用切向励磁,辐射状永磁体(4)的N极和S极沿着圆周交替排列;内转子(2)和外转子(3)之间表嵌多块表嵌式永磁体(5),所述表嵌式永磁体(5)为单极性,其均采用对准圆心方向励磁;内定子(1)上交替排布着电枢齿(6)和容错齿(7);电枢齿(6)和容错齿(7)上均匀排布着等尺寸的调制齿(8);电枢齿上采用集中绕组方式绕着多对极的电枢绕组;内转子(2),外转子(3)和调制齿(8)形成磁齿轮结构;内定子(1)和内转子(2)形成游标电机结构;内定子(1)和外转子(3)形成常规电机结构。
【技术特征摘要】
1.一种新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机,其特征在于:该电机由内向外依次包括内定子(1),内转子(2)和外转子(3),内定子(1)与内转子(2)之间、内转子(2)和外转子(3)均留有气隙;所述内转子(2)中嵌有辐射状永磁体(4),采用切向励磁,辐射状永磁体(4)的N极和S极沿着圆周交替排列;内转子(2)和外转子(3)之间表嵌多块表嵌式永磁体(5),所述表嵌式永磁体(5)为单极性,其均采用对准圆心方向励磁;内定子(1)上交替排布着电枢齿(6)和容错齿(7);电枢齿(6)和容错齿(7)上均匀排布着等尺寸的调制齿(8);电枢齿上采用集中绕组方式绕着多对极的电枢绕组;内转子(2),外转子(3)和调制齿(8)形成磁齿轮结构;内定子(1)和内转子(2)形成游标电机结构;内定子(1)和外转子(3)形成常规电机结构。2.根据权利要求1所述的新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机,其特征在于:表嵌式永磁体(5)的弧度与辐射状永磁体(4)的弧度之比在7.8到8.8之间。3.根据权利要求1所述的新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机,其特征在于:电枢绕组极对数Pa,内转子极对数Pi,外转子极对数Po及调制齿数ns满足以下关系式:Pa=Po,ns=Pa+Pi。4.根据权利要求1所述的新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机,其特征在于:所述表嵌式永磁体(5)个数同电枢绕组的极对数相同;所述表嵌式永磁体(5)有9块,电枢绕组呈9对极集中绕在电枢齿上,采用五相绕组来增加电机的功率和电机的容错效果。5.根据权利要求1所述的新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机,其特征在于:外转子(3)转速ωo,内转子转速ωi满足关系式:其中,Pi为内转子极对数,Po为外转子极对数。6.根据权利要求1所述的新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机,其特征在于:容错齿(7)上不绕绕组,将每相绕组进行物理隔离。7.根据权利要求1所述的新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机的调制方法,其特征在于:包括以下步骤:具有Pa对极的电枢绕组产生的磁场以速度Ωs旋转时,磁场经过调制极8调制后,在气隙中形成空间分布磁场,该磁场在半径为r,空间角度为θ处的磁
\t感应强度径向分量Br可表示为: B r ( r , θ ) = B r 0 ( r , θ ) · λ r ( r , θ ) = λ r 0 ( r ) Σ m = 1 , 3 , 5 ... b r m ( r ) cos ( m p ( θ - Ω r t ) + mpθ 0 ) + 1 2 Σ m = 1 , 3 , 5 ... Σ j = 1 , 2 , 3 ... λ r j ( r ) b r m ( r ) cos ( ( m p + jn s ) ( θ - ( ...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱旭辉,赵文祥,吉敬华,朱剑,顾陈瑜,马安琪,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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