双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机制造技术

本发明专利技术公开了一种双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，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。双余度运行时电机内部电枢反应磁动势谐波分量低。

Two Y phase shift 30 degree phase windings without electromagnetic coupling double redundancy permanent magnet synchronous motor

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u53ccY\u76f8\u79fb30\u00b0\u5404\u76f8\u7ed5\u7ec4\u95f4\u65e0\u7535\u78c1\u8026\u5408\u53cc\u4f59\u5ea6\u6c38\u78c1\u540c\u6b65\u7535\u673a\uff0c\u5b9a\u5b50\u94c1\u5fc3\u4e0a\u653e\u7f6e\u4e24\u5957\u76f8\u4e92\u72ec\u7acb\u7684\u4e09\u76f8\u5bf9\u79f0\u7ed5\u7ec4\uff0c\u4e09\u76f8\u5bf9\u79f0\u7ed5\u7ec4\u5bf9\u5e94\u76f8\u4e4b\u95f4\u4e00\u6b21\u7535\u52a8\u52bf\u76f8\u4f4d\u5dee30\u00b0\u7535\u89d2\u5ea6\uff0c\u8fd9\u4e24\u5957\u7ed5\u7ec4\u7531\u4e24\u4e2a\u63a7\u5236\u5668\u5355\u72ec\u4f9b\u7535\uff0c\u4e24\u5957\u7ed5\u7ec4\u53ef\u4ee5\u540c\u65f6\u5de5\u4f5c\uff0c\u4e5f\u53ef\u4ee5\u5206\u522b\u5355\u72ec\u5de5\u4f5c\u3002 Each coil windings for concentrated winding winding ends do not overlap, and by setting small and thermal insulation are placed in high temperature in the teeth on both sides, not only from the angle of each phase winding electrical isolating, and the phase winding between the end leakage inductance and leakage magnetic field corresponding to the minimum, there is no groove the mutual leakage inductance, and the thermal coupling of the windings of each phase is very low. The mutual inductance between the phase windings of the armature reaction magnetic field is minimal, and it can be approximated that there is no electromagnetic coupling between each phase. The magnetic EMF harmonic component of the armature reaction in the motor is low when the double redundancy is running.

【技术实现步骤摘要】
双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机
本专利技术涉及一种双余度永磁同步电动机。特别是涉及一种2Y相移30°各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机。
技术介绍
永磁同步电动机具有许多优点，在不允许停机运行的电驱动系统中，使用双余度永磁同步电动机可以提高系统的可靠性。目前，双余度永磁同步电动机一般均采用包括并联和串联两种结构形式。其中，串联结构双余度永磁同步电动机是将两套独立的定子和转子共轴安装，其体积和重量较大，余度间难以协调控制。并联结构双余度永磁同步电动机是在同一个电机定子铁心上设置两套电枢绕组，两套电枢绕组共用一套永磁转子和位置传感器；两套定子绕组采用两套逆变器供电。并联结构双余度永磁同步电动机虽然解决了体积和重量偏大的问题，但是有的并联结构双余度永磁同步电动机两套绕组间还存在电磁耦合；有的并联结构双余度永磁同步电动机两套绕组间虽然尽管消除了电磁耦合，但是双Y无相移的各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机双余度运行时电枢反应磁动势的谐波分量高，其性能还有待进一步提升。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术提供一种能够使余度电机的可靠性和运行性能得到进一步提高的双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，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，且小齿的齿宽小于大齿的齿宽，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；所有线圈的绕制方向一样，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，共连接成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条相绕组支路是两两并联或者是两两串联后组成6个相绕组，所述的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位互差120°的3个相绕组按照Y接成1套三相对称绕组，共连接成2套Y接三相对称绕组，且各相绕组之间的互感为零，2个Y接星点不连接，2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，从而由上述2套Y接三相对称绕组构成了双Y相移30°三相对称绕组，所述2套Y接相移30°三相对称绕组由2个逆变器单独供电。本专利技术电动机正常情况下，两套Y接相移30°三相对称绕组同时工作双余度运行，当某一套Y接三相绕组出现故障时，发生故障的套这一套Y接三相绕组停止供电，而未发生故障的另一套Y接三相绕组继续供电单余度运行。本专利技术双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，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、…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，6个相绕组中永磁电动势大小相等相位互差120°的3个相绕组能够Y接成1套三相对称绕组，共能连接成2套Y接三相对称绕组，而且各相绕组之间的互感也为零，2个Y接星点不连接，2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，所述2套Y接三相对称绕组由2台逆变器单独供电，当两套Y接三相对称绕组同时工作双余度运行时，2台逆变器的电流也相移30°，两套Y接三相对称绕组电枢反应仅产生极对数为|12k±1|(其中k＝0,1,2，…)磁动势，相对于Y接无相移的三相对称绕组同时工作上双余度运行时电枢反应产生极对数为|6k±1|(其中k＝0,1,2，…)的磁动势而言，前者电机内部的谐波磁动势分量小，电机性能更好一些。而且当出现其中一相绕组支路出现短路现象，该相绕组支路所在的那套三相对称绕组停止工作，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另一套正常工作的三相对称绕组没有电磁影响，热影响也不高，双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机的可靠性更高。附图说明图1是本专利技术双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机结构示意图；图2是本专利技术实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机剖面图；图3是本专利技术实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机槽电动势星形图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，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)的齿宽小于大齿(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；所有线圈的绕制方向一样，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，共连接成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条相绕组支路是两两并联或者是两两串联后组成6个相绕组，所述的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位互差120°的3个相绕组按照Y接成1套三相对称绕组，共连接成2套Y接三相对称绕组，且各相绕组之间的互感为零，2个Y接星点不连接，2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，从而由上述2套Y接三相对称绕组构成了双Y相移30°三相对称绕组，所述2套Y接相移30°三相对称绕组由2个逆变器单独供电。...

【技术特征摘要】
1.一种双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，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)的齿宽小于大齿(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；所有线圈的绕制方向一样，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个线圈在定...

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