径向并列型双定子多相永磁容错电机制造技术

径向并列型双定子多相永磁容错电机，属于永磁容错电机领域，本发明专利技术为解决传统多相永磁容错电机中正常运行性能与容错能力相互制约的问题。本发明专利技术的定子与转子之间有轴向气隙L1、L2；转子包括两个可调磁永磁单元、不可调磁永磁单元和转子骨架，可调磁永磁单元的左右端面各沿圆周方向交错设置有p个永磁磁极和p个铁磁磁极，且两个端面永磁磁极周向错开180/p度；同一端面的外可调磁永磁单元的永磁磁极和内可调磁永磁单元的铁磁磁极的对称线重合；通过调整两个定子绕组中的电流来改变两个可调磁永磁单元的永磁体的工作点，以改变磁通大小或方向，进而实现两个可调磁永磁单元对不可调磁单元在气隙L1、L2中的永磁磁场进行正向或反向叠加。

Radial Parallel Double Stator Multiphase Permanent Magnet Fault Tolerant Motor

【技术实现步骤摘要】
径向并列型双定子多相永磁容错电机
本专利技术属于永磁容错电机领域。
技术介绍
永磁电机以其高效率和高功率密度的优势在电动汽车、风力发电等很多领域获得广泛应用。与传统的三相永磁同步电机相比，多相永磁容错电机因其相数冗余的特点而具有良好的容错运行能力。与传统永磁电机不同的是，在设计多相永磁容错电机时，需保证其不同相绕组之间满足电、磁、热以及物理隔离条件，只有这样才可以在发生故障时，将故障绕组与其他正常相绕组进行有效隔离。同时通过控制其他正常相绕组的电流，以保证多相永磁容错电机在故障状态下的容错运行。对于多相永磁容错电机来说，绕组短路故障是危害最严重的故障类型。为了抑制绕组短路电流，通常设计窄而深的槽型来增大槽漏感，但这会严重影响多相永磁容错电机的运行性能，比如会导致电机功率因数以及过载能力降低等。如何解决多相永磁容错电机中正常运行性能与容错能力相互制约的问题，对于多相永磁容错电机的广泛应用至关重要。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决传统多相永磁容错电机中正常运行性能与容错能力相互制约的问题，提供了一种兼具优良运行性能和容错能力的径向并列型双定子多相永磁容错电机。本专利技术的径向并列型双定子多相永磁容错电机包括转轴1、第一定子4、机壳5、转子6和第二定子7，转子6固定在转轴1上，第一定子4和第二定子7对称固定在机壳5的左右端盖上，且分别与转子6之间存在轴向气隙L1、L2；第一定子4和第二定子7均设置多相绕组；转子6包括外可调磁永磁单元、内可调磁永磁单元、不可调磁永磁单元和转子骨架6-10，内可调磁永磁单元、不可调磁永磁单元和外可调磁永磁单元内外嵌套设置，并通过转子骨架6-10固定在转轴1上，外可调磁永磁单元的左右端面各沿圆周方向交错设置有p个永磁磁极和p个铁磁磁极，且两个端面的永磁磁极周向错开180/p度；内可调磁永磁单元的左右端面各沿圆周方向交错设置有p个永磁磁极和p个铁磁磁极，且两个端面的永磁磁极周向错开180/p度；同一端面的外可调磁永磁单元的永磁磁极和内可调磁永磁单元的铁磁磁极的对称线重合；不可调磁永磁单元的永磁体的充磁方向为径向；内、外可调磁永磁单元的永磁体的充磁方向为轴向，同一端面上两个可调磁永磁单元中的永磁体的充磁方向相反，同一可调磁永磁单元不同端面的永磁体的充磁方向相反；通过调整两个定子绕组中的电流来改变两个可调磁永磁单元的永磁体的工作点，以改变磁通大小或方向，进而实现两个可调磁永磁单元对不可调磁单元在轴向气隙L1、L2中的永磁磁场进行正向或反向叠加。优选地，第一定子4包括第一定子铁心4-2和m相第一定子绕组4-1，第一定子绕组4-1为多相分数槽集中绕组，不同相绕组间满足电、磁、热和物理隔离条件，第一定子绕组4-1通有m相对称交流电流；第一定子铁心4-2为圆盘形，设置在机壳5的左端盖内侧壁上；第二定子7包括第二定子铁心7-2和m相第二定子绕组7-1，第二定子绕组7-1为多相分数槽集中绕组，不同相绕组间满足电、磁、热和物理隔离条件，第二定子绕组7-1通有m相对称交流电流；第二定子铁心7-2为圆盘形，设置在机壳5的右端盖内侧壁上。优选地，外可调磁永磁单元包括第一转子铁心6-2、p个第一永磁体6-1和p个第四永磁体6-9；内可调磁永磁单元包括第二转子铁心6-6、p个第二永磁体6-7和p个第三永磁体6-8；第一转子铁心6-2面向气隙L1和气隙L2的两个端面分别均匀开有p个弧度为a、扇形的第一铁心左侧凹槽6-2-1和第一铁心右侧凹槽6-2-3，a＝180/p，每两个第一铁心左侧凹槽6-2-1之间形成一个第一铁心左侧铁磁极6-2-2，每两个第一铁心右侧凹槽6-2-3之间形成一个第一铁心右侧铁磁极6-2-4；第一铁心左侧凹槽6-2-1的对称线与另一端面上位置对应的第一铁心右侧铁磁极6-2-4的对称线处在同一个轴向平面内；第二转子铁心6-6面向气隙L1和气隙L2的两个端面分别均匀开有p个弧度为a、扇形的第二铁心左侧凹槽6-6-1和第二铁心右侧凹槽6-6-3，每两个第二铁心左侧凹槽6-6-1之间形成一个第二铁心左侧铁磁极6-6-2，每两个第二铁心右侧凹槽6-6-3之间形成一个第二铁心右侧铁磁极6-6-4；第二铁心左侧凹槽6-6-1的对称线与另一端面上位置对应的第二铁心右侧铁磁极6-6-4的对称线处在同一个轴向平面内；在同一个半径方向上，第一铁心左侧凹槽6-2-1和第二铁心左侧铁磁极6-6-2的对称线是重合的；在同一个半径方向上，第一铁心右侧铁磁极6-2-4和第二铁心右侧凹槽6-6-3的对称线是重合的；p个第一永磁体6-1和p个第四永磁体6-9沿圆周方向分别均匀嵌入在第一铁心左侧凹槽6-2-1和第一铁心右侧凹槽6-2-3内，p个第三永磁体6-8和p个第二永磁体6-7沿圆周方向分别嵌入在第二铁心左侧凹槽6-6-1和第二铁心右侧凹槽6-6-3内；第一转子铁心(6-2)和第二转子铁心(6-6)之间设置不可调磁单元。优选地，不可调磁单元包括第一隔磁环6-3、环形永磁体6-4和第二隔磁环6-5，第一隔磁环6-3、环形永磁体6-4、第二隔磁环6-5和转子骨架6-10均为圆环形，转子骨架6-10固定在转轴1上，第二转子铁心6-6固定在转子骨架6-10的外圆表面上，第一隔磁环6-3、环形永磁体6-4和第二隔磁环6-5沿转轴1的轴向方向并列放置并同时固定在第二转子铁心6-6的外圆表面上，第一转子铁心6-2固定在第一隔磁环6-3、环形永磁体6-4和第二隔磁环6-5的外表面上。优选地，第一隔磁环6-3和第二隔磁环6-5沿转轴1轴向方向的厚度大于第一永磁体6-1和第二永磁体6-7的充磁方向长度。优选地，第一永磁体6-1、第二永磁体6-7、第三永磁体6-8、第四永磁体6-9为扇面形，弧度为b，且b≤a。优选地，第一永磁体6-1、第二永磁体6-7、第三永磁体6-8以及第四永磁体6-9为磁化状态可调的低矫顽力永磁体，环形永磁体6-4为磁化状态不可调的高矫顽力永磁体。优选地，转轴1、第一隔磁环6-3、第二隔磁环6-5、转子骨架6-10采用非导磁材料，第一转子铁心6-2和第二转子铁心6-6采用硅钢片材料，第一转子铁心6-2和第二转子铁心6-6围绕转轴1的圆周方向卷绕而成。优选地，所述电机的第一定子绕组4-1和第二定子绕组7-1分别由独立的多相全桥逆变器进行独立供电。优选地，任一相定子绕组发生短路时，通过调整该短路相绕组所在故障定子中剩余正常相绕组的电流来降低两个可调磁永磁单元中邻近故障定子侧的永磁体的工作点，以减小磁场正向叠加的幅度，来减小故障定子绕组短路电流；或改变两个可调磁永磁单元中邻近故障定子侧的永磁体的充磁方向，通过磁场负向叠加来减小故障定子绕组短路电流。本专利技术的有益效果：本专利技术公开一种径向并列型双定子多相永磁容错电机，与传统的多相永磁容错电机相比，本专利技术的径向并列型双定子多相永磁容错电机兼具优良的正常运行性能和容错运行能力，具体表现在：在正常运行情况下可通过调整低矫顽力永磁体的工作点，满足改变气隙磁密、增大输出转矩、改善效率分布特性、增加弱磁扩速范围等不同工况需要；在短路故障情况下，通过调磁电流控制低矫顽力永磁体的磁状态，使其工作点降低或磁通反向，减小气隙中的永磁磁通，解决绕组短路电流过大的问题。同时，其双定子结构设计可以提高电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.径向并列型双定子多相永磁容错电机，包括转轴(1)、第一定子(4)、机壳(5)、转子(6)和第二定子(7)，转子(6)固定在转轴(1)上，第一定子(4)和第二定子(7)对称固定在机壳(5)的左右端盖上，且分别与转子(6)之间存在轴向气隙L1、L2；第一定子(4)和第二定子(7)均设置多相绕组；其特征在于，转子(6)包括外可调磁永磁单元、内可调磁永磁单元、不可调磁永磁单元和转子骨架(6‑10)，内可调磁永磁单元、不可调磁永磁单元和外可调磁永磁单元内外嵌套设置，并通过转子骨架(6‑10)固定在转轴(1)上，外可调磁永磁单元的左右端面各沿圆周方向交错设置有p个永磁磁极和p个铁磁磁极，且两个端面的永磁磁极周向错开180/p度；内可调磁永磁单元的左右端面各沿圆周方向交错设置有p个永磁磁极和p个铁磁磁极，且两个端面的永磁磁极周向错开180/p度；同一端面的外可调磁永磁单元的永磁磁极和内可调磁永磁单元的铁磁磁极的对称线重合；不可调磁永磁单元的永磁体的充磁方向为径向；内、外可调磁永磁单元的永磁体的充磁方向为轴向，同一端面上两个可调磁永磁单元中的永磁体的充磁方向相反，同一可调磁永磁单元不同端面的永磁体的充磁方向相反；通过调整两个定子绕组中的电流来改变两个可调磁永磁单元的永磁体的工作点，以改变磁通大小或方向，进而实现两个可调磁永磁单元对不可调磁单元在轴向气隙L1、L2中的永磁磁场进行正向或反向叠加。...

【技术特征摘要】
1.径向并列型双定子多相永磁容错电机，包括转轴(1)、第一定子(4)、机壳(5)、转子(6)和第二定子(7)，转子(6)固定在转轴(1)上，第一定子(4)和第二定子(7)对称固定在机壳(5)的左右端盖上，且分别与转子(6)之间存在轴向气隙L1、L2；第一定子(4)和第二定子(7)均设置多相绕组；其特征在于，转子(6)包括外可调磁永磁单元、内可调磁永磁单元、不可调磁永磁单元和转子骨架(6-10)，内可调磁永磁单元、不可调磁永磁单元和外可调磁永磁单元内外嵌套设置，并通过转子骨架(6-10)固定在转轴(1)上，外可调磁永磁单元的左右端面各沿圆周方向交错设置有p个永磁磁极和p个铁磁磁极，且两个端面的永磁磁极周向错开180/p度；内可调磁永磁单元的左右端面各沿圆周方向交错设置有p个永磁磁极和p个铁磁磁极，且两个端面的永磁磁极周向错开180/p度；同一端面的外可调磁永磁单元的永磁磁极和内可调磁永磁单元的铁磁磁极的对称线重合；不可调磁永磁单元的永磁体的充磁方向为径向；内、外可调磁永磁单元的永磁体的充磁方向为轴向，同一端面上两个可调磁永磁单元中的永磁体的充磁方向相反，同一可调磁永磁单元不同端面的永磁体的充磁方向相反；通过调整两个定子绕组中的电流来改变两个可调磁永磁单元的永磁体的工作点，以改变磁通大小或方向，进而实现两个可调磁永磁单元对不可调磁单元在轴向气隙L1、L2中的永磁磁场进行正向或反向叠加。2.根据权利要求1所述径向并列型双定子多相永磁容错电机，其特征在于，第一定子(4)包括第一定子铁心(4-2)和m相第一定子绕组(4-1)，第一定子绕组(4-1)为多相分数槽集中绕组，不同相绕组间满足电、磁、热和物理隔离条件，第一定子绕组(4-1)通有m相对称交流电流；第一定子铁心(4-2)为圆盘形，设置在机壳(5)的左端盖内侧壁上；第二定子(7)包括第二定子铁心(7-2)和m相第二定子绕组(7-1)，第二定子绕组(7-1)为多相分数槽集中绕组，不同相绕组间满足电、磁、热和物理隔离条件，第二定子绕组(7-1)通有m相对称交流电流；第二定子铁心(7-2)为圆盘形，设置在机壳(5)的右端盖内侧壁上。3.根据权利要求1所述径向并列型双定子多相永磁容错电机，其特征在于，外可调磁永磁单元包括第一转子铁心(6-2)、p个第一永磁体(6-1)和p个第四永磁体(6-9)；内可调磁永磁单元包括第二转子铁心(6-6)、p个第二永磁体(6-7)和p个第三永磁体(6-8)；第一转子铁心(6-2)面向气隙L1和气隙L2的两个端面分别均匀开有p个弧度为a、扇形的第一铁心左侧凹槽(6-2-1)和第一铁心右侧凹槽(6-2-3)，a＝180/p，每两个第一铁心左侧凹槽(6-2-1)之间形成一个第一铁心左侧铁磁极(6-2-2)，每两个第一铁心右侧凹槽(6-2-3)之间形成一个第一铁心右侧铁磁极(6-2-4)；第一铁心左侧凹槽(6-2-1)的对称线与另一端面上位置对应的第一铁心右侧铁磁极(6-2-4)的对称线处在同一个轴向平面内；第二转子铁心(6-6)面向气隙L1和气隙L2的两个端面分别均匀开有p个弧度为a、扇形的第二铁心左侧凹槽(6-6-1)和第二铁心右侧凹槽(6-6-3)，每两个第二铁心左侧凹槽(6-6-1)之间形成一个第二铁心左侧铁磁极(6-6-2)，每两个第二铁心右侧凹槽(6-6-3)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋义，尹佐生，郑萍，乔光远，刘法亮，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23