各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机制造技术

本发明专利技术公开了一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，定子铁心上放置两套相互独立的三相对称绕组，三相对称绕组对应相之间一次电动势相位差30°电角度，这两套绕组由两个控制器单独供电，两套绕组可以同时工作，也可以分别单独工作。各相绕组的各个线圈为集中绕组，绕组端部不重叠，而且通过设置小齿以及再在小齿两侧放置耐高温的绝热材料，不仅将各相绕组从电气角度上隔离开，而且使得相绕组之间的与端部漏磁场对应的漏互感极小，也没有槽互漏电感，同时还使得各相绕组间的热耦合很低。电枢反应磁场对应的各相绕组之间互感极小，可以近似认为各相之间无电磁耦合，容错运行时各相绕组之间的影响小。

【技术实现步骤摘要】
各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机
本专利技术涉及一种容错永磁同步电动机。特别是涉及一种各相绕组间低热耦合无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机。
技术介绍
永磁同步电动机具有许多优点，在可靠性要求到的电驱动系统中，使用容错永磁同步电动机更能满足系统的可靠性要求。目前，大多采用五相或六相容错永磁同步电动机。由于大多的容错永磁同步电动机的个绕组间存在互感，大多是针对一相或两相绕组开路故障时才能采取容错控制。实际中，容错永磁同步电动机在运行过程中经常发生某相绕组的部分线圈出现短路故障，此时容错永磁同步电动机仍能采取容错控制，并尽量减小短路故障绕组对正常工作绕组的不利影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，能够使容错电机部分线圈短路故障时仍能容错运行，大大提高容错永磁同步电动机的容错运行能力和可靠性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，包括由电机轴，固定在电机轴上的转子铁心以及粘贴在转子铁心外周的永磁体构成的转子组件，以及位于转子组件外周的由定子铁心和定子绕组构成的定子组件，电机相数为6，按30°电角度分相，所述的定子铁心上形成有齿宽相同的Z0＝24k(k＝1,2,…)个大齿和等间距分布的12个齿宽相同的小齿，并且，两个相邻的小齿之间有Z0/12个大齿，且小齿的齿宽大于大齿的齿宽，所述的转子组件周向上有2p0个N、S永磁磁极依次相间均匀布置，p0为奇数，Z0与p0之间无公约数，且满足Z0＝2p0±2关系，所述的每一个小齿的两侧都分别设有一个第一类定子槽，在每个小齿两侧的第一类定子槽中紧贴小齿设置有耐高温的绝热材料，两个相邻的大齿之间设有(Z0-12)/12个第二类定子槽，所述的第一类定子槽的面积大于所述的第二类定子槽面积的二分之一，Z0个大齿的每一个大齿上绕制一个多匝线圈，两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上按照相同的绕制方向绕制Z0/12个线圈；每个线圈都有一个首端和一个尾端，所述的两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上绕制的Z0/12个线圈在所述的定子铁心圆周上沿逆时针方向前后线圈的首端和尾端之间按照尾接尾、首接首、……、尾接尾、首接首的规律形成1条相绕组支路，从而在所述的定子铁心圆周上连接成12条相绕组支路，按照逆时针方向将这12条相绕组支路的首端-尾端对应的相绕组支路的首端尾端命名规律是：首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端、首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端、首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端，且各个相绕组支路之间的互感为零；当Z0>2p0时，所述的12条相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°电角度；当Z0<2p0时，所述的12个相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°电角度；所述的12条相绕组支路中电动势大小和相位都相同的2条相绕组支路两两并联或者两两串联后组成6个相绕组，且各相绕组之间的互感为零；将所述的6个相绕组重新排序，则重新排序后的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位依次滞后30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°电角度；将上述重新排序后的6个相绕组的尾端连接在一起，构成一个六相对称绕组，该六相对称绕组相当于一套双Y相移30°的六相绕组，该六相对称绕组由一台具有容错控制功能的逆变器供电。本专利技术各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，是一种相数m为6、按30°电角度分相、定子大齿数Z0与永磁转子极数2p0间满足Z0＝2p0±2关系的分数槽集中绕组电动机，由于各个线圈为集中绕组，绕组端部不重叠，而且通过设置小齿以及再在小齿两侧放置耐高温的绝热材料，不仅将各相绕组支路从电气角度上隔离开，而且使得相绕组支路之间与端部漏磁场对应的漏互感极小，也没有槽互漏电感，同时还使得各相绕组支路之间的热耦合很低；由于两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上绕制的Z0/12个线圈在定子铁心圆周上沿逆时针方向前后线圈之间按照尾接尾、首接首、……、尾接尾、首接首的规律串联形成1条相绕组支路，即所述的两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上绕制的Z0/12个线圈在定子铁心圆周上沿逆时针方向前后线圈之间按照正向串联、反向串联、……、正向串联、反向串联、的规律串联形成1条相绕组支路，共能连接成12条相绕组支路，若磁路不饱和，则任意某相线圈正常工作时以及故障时所产生电枢反应磁场在其他各个相绕组支路组中正反串联的偶数个线圈中感应的电枢反应电动势之和为零，各条相绕组支路组之间的互感为零，即使磁路饱和，任意某相线圈正常工作时以及故障时所产生电枢反应磁场在其他各个相绕组支路组中正反串联的偶数个线圈中感应的电枢反应电动势也绝大部分都抵消掉了，因此各条相绕组支路之间的互感也极小，可以近似认为各条相绕组支路之间无电磁耦合。将12条相绕组支路中电动势大小和相位都相同的2条相绕组支路可以两两并联或者两两串联后组成6个相绕组，而且各相绕组之间的互感也为零，6个相绕组中有2组的3个相绕组永磁电动势大小相等相位互差120°，将6个相绕组的尾端连接在一起构成一个星点，所得到的六相绕组相当于将2套相移30°的Y接三相对称绕组的星接点连接在一起，所述六相绕组由一台具有容错控制功能的逆变器供电。当出现其中一相绕组支路出现短路现象，永磁磁场在该短路绕组中感应出的电动势产生的短路电流几乎对其它各相绕组没有电磁影响，热影响也不大，电动机的可靠性更高。附图说明图1是本专利技术各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机结构示意图；图2是本专利技术实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机剖面图；图3是本专利技术实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机槽电动势星形图；图4是本专利技术实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机槽电动势分相结果图；图5-1是本专利技术实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机剖面定子绕组连接示意图；图5-2是图5-1所示的左部局部放大图；图5-3是图5-1所示的右部局部放大图；图6-1是本专利技术实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机定子绕组平面展开图；图6-2是图6-1所示的左部局部放大图；图6-3是图6-1所示的右部局部放大图；图7是本专利技术实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机定子绕组每相一条并联支路连接图；图8是本专利技术实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机定子绕组每相二条并联支路连接图；图9是本专利技术实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机定子双Y接绕组轴线空间电角度关系图；图10是本专利技术实施例24槽26极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机槽电动势星形图；图11是本专利技术实施例24槽26极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机槽电动势分相结果图；图12-1是本专利技术实施例24槽26极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，包括由电机轴(25)、固定在电机轴(25)上的转子铁心(33)以及粘贴在转子铁心(33)外周的永磁体(34)构成的转子组件，以及位于转子组件外周的由定子铁心(32)和定子绕组(31)构成的定子组件，其特征在于：电机相数为6，按30°电角度分相，所述的定子铁心(32)上形成有齿宽相同的Z0＝24k(k＝1,2,…)个大齿(37)和等间距分布的12个齿宽相同的小齿(38)，并且，两个相邻的小齿(38)之间有Z0/12个大齿(37)，且小齿(38)的齿宽大于大齿(37)的齿宽，所述的转子组件周向上有2p0个N、S永磁磁极依次相间均匀布置，p0为奇数，Z0与p0之间无公约数，且满足Z0＝2p0±2关系，所述的每一个小齿(38)的两侧都分别设有一个第一类定子槽(39)，在每个小齿(38)两侧的第一类定子槽(39)中紧贴小齿设置有耐高温的绝热材料(41)，两个相邻的大齿(37)之间设有(Z0‑12)/12个第二类定子槽(40)，所述的第一类定子槽(39)的面积大于所述的第二类定子槽(40)面积的二分之一，Z0个大齿的每一个大齿(37)上绕制一个多匝线圈，两个相邻小齿(38)之间的Z0/12个大齿上按照相同的绕制方向绕制Z0/12个线圈；每个线圈都有一个首端和一个尾端，所述的两个相邻小齿(38)之间的Z0/12个大齿(37)上绕制的Z0/12个线圈在所述的定子铁心(32)圆周上沿逆时针方向前后线圈的首端和尾端之间按照尾接尾、首接首、……、尾接尾、首接首的规律形成1条相绕组支路，从而在所述的定子铁心(32)圆周上连接成12条相绕组支路，按照逆时针方向将这12条相绕组支路的首端‑尾端对应的相绕组支路的首端尾端命名规律是：首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端、首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端、首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端，且各个相绕组支路之间的互感为零；当Z0>2p0时，所述的12条相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后‑30°、150°、‑30°、150°、‑30°、150°、‑30°、150°、‑30°、150°、‑30°电角度；当Z0<2p0时，所述的12个相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°电角度。所述的12条相绕组支路中电动势大小和相位都相同的2条相绕组支路两两并联或者两两串联后组成6个相绕组，且各相绕组之间的互感为零；将所述的6个相绕组重新排序，则重新排序后的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位依次滞后30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°电角度；将重新排序后的6个相绕组的尾端连接在一起，构成一个六相对称绕组，该六相对称绕组相当于一套双Y相移30°的六相绕组，该六相对称绕组由一台具有容错控制功能的逆变器供电。...

【技术特征摘要】
1.一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，包括由电机轴(25)、固定在电机轴(25)上的转子铁心(33)以及粘贴在转子铁心(33)外周的永磁体(34)构成的转子组件，以及位于转子组件外周的由定子铁心(32)和定子绕组(31)构成的定子组件，其特征在于：电机相数为6，按30°电角度分相，所述的定子铁心(32)上形成有齿宽相同的Z0＝24k(k＝1,2,…)个大齿(37)和等间距分布的12个齿宽相同的小齿(38)，并且，两个相邻的小齿(38)之间有Z0/12个大齿(37)，且小齿(38)的齿宽大于大齿(37)的齿宽，所述的转子组件周向上有2p0个N、S永磁磁极依次相间均匀布置，p0为奇数，Z0与p0之间无公约数，且满足Z0＝2p0±2关系，所述的每一个小齿(38)的两侧都分别设有一个第一类定子槽(39)，在每个小齿(38)两侧的第一类定子槽(39)中紧贴小齿设置有耐高温的绝热材料(41)，两个相邻的大齿(37)之间设有(Z0-12)/12个第二类定子槽(40)，所述的第一类定子槽(39)的面积大于所述的第二类定子槽(40)面积的二分之一，Z0个大齿的每一个大齿(37)上绕制一个多匝线圈，两个相邻小齿(38)之间的Z0/12个大齿上按照相同的绕制方向绕制Z0/12个线圈；每个线圈都有一个首端和一个尾端，所述的两个相邻小齿(38)之间的Z0/12个大齿(37)上绕制的Z0/12个线圈在所述的定子铁心(32)圆周上沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈益广，杨玉凯，沈勇环，鲍振茂，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12