定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构制造技术

本实用新型专利技术公开了定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构，包括均为凸极结构的定子和转子，转子和定子相对转动，定子与转子间形成环形气隙；所述定子包括定子铁芯、定子电枢绕组和定子永磁体，定子铁芯包含定子齿和定子轭部，定子电枢绕组采用两相分数槽集中绕组的结构缠绕在定子齿上，多个所述定子齿每间隔一个设置一定子永磁体；所述转子包括转子铁芯和转子电枢绕组，转子铁芯包含转子齿和转子轭部，转子电枢绕组三相分数槽集中绕组的结构缠绕在转子齿上。本实用新型专利技术具有高转矩密度和容错性能强的特点，在保证强容错性的同时，进一步提高转矩密度。

【技术实现步骤摘要】
定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构
本技术属于电机领域，具体涉及一种定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构。
技术介绍
近年来，随着新能源汽车和航天飞机的发展，要求所使用的电机必须具有高转矩密度(功率密度)、高效率和高容错能力等。永磁电机转矩密度大、功率因数高，但是永磁材料价格偏高，且存在高温失磁的风险。传统开关磁阻电机结构简单、价格低廉，但存在着噪声、振动和转矩脉动较大的缺陷。传统磁场调制电机具有高转矩密度的特性，但通常也只包含一套电枢绕组，一旦绕组失效，就无法产生转矩，容错性能较差。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，提供了一种定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构。本技术具有高转矩密度和容错性能强的特点，在保证强容错性的同时，转矩密度进一步提高。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构，包括均为凸极结构的定子和转子，转子和定子相对转动，定子与转子间形成环形气隙；所述定子包括定子铁芯、定子电枢绕组和定子永磁体，定子铁芯包含定子齿和定子轭部，定子电枢绕组采用两相分数槽集中绕组的结构缠绕在定子齿上，多个所述定子齿每间隔一个设置一定子永磁体；所述转子包括转子铁芯和转子电枢绕组，转子铁芯包含转子齿和转子轭部，转子电枢绕组采用三相分数槽集中绕组的结构缠绕在转子齿上。作为本技术的进一步改进，所述定子电枢绕组为两相绕组，通入交流叠加直流分量的复合电流，复合电流按照iA+、iB+、iA-、iB-的顺序依次通入定子电枢绕组；转子电枢绕组为三相绕组，转子电枢绕组通入三相对称电流，并按照iD、iE、iF的顺序依次通入转子电枢绕组。作为本技术的进一步改进，各相电流表达式为：ωes＝Nrωrωer＝Parωr其中，Iac为定子交流分量的有效值，Idc为定子直流分量平均值，ωes为定子电枢绕组电角速度，аs为定子初相角，Iacr为转子电流的有效值，ωer为转子电枢绕组电角速度，аr为转子初相角，Nr为转子槽数，Par为转子电枢绕组极对数，ωr为机械角速度。作为本技术的进一步改进，所述定子电枢绕组直流分量产生的极对数为Pdc的静止磁动势通过齿数为Nr的转子齿所形成的磁导波进行磁场调制后，产成的旋转磁场与定子电枢绕组交流分量产生的极对数为Pаs的基波磁动势满足如下关系时，会产生转矩；Pas＝|Nr±Pdc|转子电枢绕组通入交流电后，形成Par对极的转子旋转磁势，当与定子直流分量产生的未经调制的直流磁势极对数相同，即满足下述公式时，会产生电磁转矩；Pdc＝Par当定子槽数Ns与转子电枢绕组的极对数为Par满足下述公式时，将会产生类似于同步磁阻电机的磁阻转矩分量；Ns＝2Par转子电枢绕组通入交流电后，形成的Par对极的转子旋转磁势，经过齿数Nr的转子齿所形成的磁导波进行磁场调制后，产生的旋转磁场与定子交流分量产生的旋转磁势极对数相同，即满足下述公式时，会产生电磁转矩；Pas＝|Nr±Par|当定子永磁体产生极对数为Ppm的静止磁动势与定子电枢绕组直流分量产生的静止磁动势的极对数Pdc相同时，会产生额外的两种电磁转矩，表达式如下：Pas＝|Nr±Ppm|Ppm＝Par。作为本技术的进一步改进，所述定转子槽数和极对数配合为：作为本技术的进一步改进，所述定子、转子槽数满足公式：Ns＝k1msNr＝k2mr式中，k1、k2为整数，ms为定子电枢绕组交流相数，mr为转子电枢绕组交流相数。作为本技术的进一步改进，所述转子齿和转子轭部外部轮廓均为同心的圆弧结构；所述定子齿和定子轭部外部轮廓均为同心的圆弧结构；所述转子齿和定子齿之间为所述气隙。与现有技术相比，具有以下优点：本技术为双凸极结构，采用磁场调制原理，定转子铁芯凹槽中均设置有绕组，定子齿中含有辅助永磁体，定子绕组通入电流包含直流部分和两相交流部分，转子绕组通入三相交流电。正常工作时，两套绕组和定子辅助永磁体叠加(多个定子齿每间隔一个设置一定子永磁体)，输出机械转矩，具有较高的转矩密度，并且在任意一套绕组故障时也能产生转矩，提高了电机的容错能力。结构简单，鲁棒性强，转矩密度高，容错性强，进而提高电机转矩密度。在正常运行时，定转子电枢绕组同时供电，实现高转矩密度高效率输出。在电机定子或转子电枢绕组故障时，切除故障绕组供电，仍能产生转矩。当转子电枢绕组故障时，切除转子电枢绕组供电，对定子相绕组电流重构，此时电机含有第一和第五部分转矩，电机相当于定子永磁辅助直流偏置游标磁阻电机运行，实现短时满载运行；当定子电枢绕组故障时，切除定子电枢绕组供电，对转子相绕组电流重构，此时电机含有第三和第六部分转矩，电机相当于永磁辅助磁阻同步电机运行，实现短时满载运行。该技术专利在包括但不限于车辆轮毂电机驱动系统、航空航天、深海探测等等要求电机具有高转矩密度高容错能力的应用场合将具有广泛的应用前景。附图说明图1为本技术的结构示意图；其中：1、定子；1-1、定子电枢绕组；1-2、定子齿；1-3、定子永磁体；2、气隙；3、转子；3-1、转子电枢绕组；3-2、转子齿。图2为本技术定子电枢绕组连接图；图3为本技术转子电枢绕组连接图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。本技术包括定子1、转子3，且定子1、转子3铁芯均为凸极结构，定子1和转子3之间具有气隙，定子1包括定子铁芯、定子电枢绕组1-1和定子永磁体1-3，转子3包括转子铁芯和转子电枢绕组3-1。作为优选地实施例，定子包括定子铁芯、定子电枢绕组和定子永磁体，定子铁芯包含定子齿和定子轭部，定子电枢绕组采用两相分数槽集中绕组的结构缠绕在定子齿上，多个所述定子齿每间隔一个设置一定子永磁体。转子包括转子铁芯和转子电枢绕组，转子铁芯包含转子齿和转子轭部，转子电枢绕组三相分数槽集中绕组的结构缠绕在转子齿上。一种成本较低的实施方案为：复合电流按照iA+、iB+、iA-、iB-的顺序依次通入定子电枢绕组；转子电枢绕组通入三相对称电流，并按照iD、iE、iF的顺序依次通入转子电枢绕组。转子电枢绕组为三相绕组，通过电刷滑环、旋转变压器等可行的装置通入三相对称电流，各相电流表达式为：...

【技术保护点】
1.一种定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构，其特征在于，包括均为凸极结构的定子和转子，转子和定子相对转动，定子与转子间形成环形气隙；/n所述定子包括定子铁芯、定子电枢绕组和定子永磁体，定子铁芯包含定子齿和定子轭部，定子电枢绕组采用两相分数槽集中绕组的结构缠绕在定子齿上，多个所述定子齿每间隔一个设置一定子永磁体；/n所述转子包括转子铁芯和转子电枢绕组，转子铁芯包含转子齿和转子轭部，转子电枢绕组采用三相分数槽集中绕组的结构缠绕在转子齿上。/n

【技术特征摘要】
1.一种定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构，其特征在于，包括均为凸极结构的定子和转子，转子和定子相对转动，定子与转子间形成环形气隙；
所述定子包括定子铁芯、定子电枢绕组和定子永磁体，定子铁芯包含定子齿和定子轭部，定子电枢绕组采用两相分数槽集中绕组的结构缠绕在定子齿上，多个所述定子齿每间隔一个设置一定子永磁体；
所述转子包括转子铁芯和转子电枢绕组，转子铁芯包含转子齿和转子轭部，转子电枢绕组采用三相分数槽集中绕组的结构缠绕在转子齿上。


2.根据权利要求1所述的定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构，其特征在于，所述定子电枢绕组为两相绕组，通入交流叠加直流分量的复合电流，复合电流按照iA+、iB+、iA-、iB-的顺序依次通入定子电枢绕组；转子电枢绕组为三相绕组，转子电枢绕组通入三相对称电流，并按照iD、iE、iF的顺序依次通入转子电枢绕组。


3.根据权利要求2所述的定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构，其特征在于，各相电流表达式为：





















ωes＝Nrωr
ωer＝Parωr
其中，Iac为定子交流分量的有效值，Idc为定子直流分量平均值，ωes为定子电枢绕组电角速度，аs为定子初相角，Iacr为转子电流的有效值，ωer为转子电枢绕组电角速度，аr为转子初相角，Nr为转子槽数，Par为转子电枢绕组极对数，ωr为机械角速度。


4.根据权利要求1所述的定子永磁间隔辅助双电枢绕组多重电磁转矩磁阻电机结构，其特征在于，所述定子电枢绕组直流分量产生的极对数为Pdc的静止磁动势通过齿数为Nr的转子齿所形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾少锋，冯帅，梁得亮，董晓壮，诸自强，刘进军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61