【技术实现步骤摘要】
互感增强型12槽六相容错电机及容错方法
[0001]本专利技术涉及一种六相永磁同步电机的本体结构及容错技术，属于电机容错领域
。
技术介绍
[0002]六相永磁同步电机因其具有可靠性高
、
容错能力强
、
转矩特性好等诸多优势，在电动汽车
、
航空航天
、
深海探测等关键领域具备广泛的应用前景
。
作为一种常见的绕组故障形式，电机绕组短路会产生较大的绕组短路电流和电密，升高绕组温度，严重时会烧毁绕组绝缘，破坏电机结构，且短路电流也会为电机带来额外的转矩波动
。
以上后果对六相电机系统的运行带来了巨大的危害，因此研究六相电机对绕组短路的容错技术具有十分积极的意义
。
部分学者采用增加绕组串联匝数，减少绕组并联根数的方法提高绕组的感抗，从而抑制短路电流，但这种方法并未改变单匝线圈在故障的时候交链的磁通，对绕组短路电流和故障绕组中的短路电密的抑制能力有限
。
[0003]目前，缺乏从绕组磁通调节手段入手抑制短路电流的六相容错电机，也缺乏兼顾抑制短路电流与提升电机转矩输出品质的六相电机容错技术
。
技术实现思路
[0004]针对以上问题，本专利技术提供一种互感增强型
12
槽六相容错电机及容错方法
。
[0005]本专利技术所述互感增强型
12
槽六相容错电机，包括绕组3和转轴4；
[0006]电机沿轴向分为电枢...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
互感增强型
12
槽六相容错电机，其特征在于，包括绕组
(3)
和转轴
(4)
；电机沿轴向分为电枢段和容错段，所述电枢段为六相定转子电机单元，所述容错段为六相定子电机单元；两个电机单元共用转轴
(4)
，一套绕组
(3)
同时绕制在电枢段和容错段的定子上；电枢段和容错段的各相绕组按照相同的相序分布；电枢段包括电枢段定子铁心
(2)
和转子
(5)
，电枢段定子铁心
(2)
和转子
(5)
之间存在径向气隙，电枢段定子铁心
(2)
内圆表面设置
12
个电枢段定子槽
(1)
，各相绕组单层布置于电枢段定子槽
(1)
内，绕组跨距为1；容错段包括容错段定子铁心
(7)
和绕组隔离件
(6)
，容错段定子铁心
(7)
内圆表面设置6个容错段定子槽
(8)
，每个容错段定子槽
(8)
与两个电枢段定子槽
(1)
位置对应；绕组
(3)
沿切向双层布置与容错段定子槽
(8)
内，2层绕组之间设置绕组隔离件
(6)
；绕组总磁通解耦为电枢段绕组磁通和容错段绕组磁通，实现绕组磁链与电机转矩输出能力之间的解耦；当发生一相短路故障时，断开故障相绕组与控制器的电气连接，依照铜损最小原则重构健康相的电流工作点，实现抑制短路电流的同时兼顾转矩的平稳输出
。2.
根据权利要求1所述互感增强型
12
槽六相容错电机，其特征在于，容错段定子铁心
(7)
包括容错段定子铁心的轭
(7
‑
1)、
齿顶
(7
‑
2)、
齿身
(7
‑
3)
与槽口气隙
(7
‑
4)
，容错段定子铁心的轭
(7
‑
1)
沿周向设置6个容错段定子槽
(8)
，进而形成6个容错段定子齿，所述容错段定子齿具有齿顶
(7
‑
2)
和齿身
(7
‑
3)
，相邻两个容错段定子齿之间的间隙为槽口气隙
(7
‑
4)。3.
根据权利要求2所述互感增强型
12
槽六相容错电机，其特征在于，容错段互感为于电枢段互感最大值的
20
倍以上
。4.
根据权利要求3所述互感增强型
12
槽六相容错电机，其特征在于，容错段互感按下式获取：式中
b
c
为容错段齿顶
(7
‑
2)
厚度，
l
r
为容错段轴向长度，
N
为绕组匝数，
δ
r
为槽口气隙
(7
‑
4)
厚度
。5.
互感增强型
12
槽六相容错电机的容错方法，该方法基于权利要求1‑4任一权利要求所述的互感增强型
12
槽六相容错电机实现，其特征在于，该方法为：当
A
相短路故障时，依照铜损最小原则重构健康相的电流工作点，该电流工作点在容错段通过相间互感在短路相绕组产生的磁通抵消永磁体在电枢段产生的磁通，进而降低短路相绕组的总磁通，降低短路相绕组反电势，降低短路电流；重构的电流工作点为：式中，
θ
为
d
轴与
A
轴所夹的电角度，
i
bd
为
B
相余弦分量幅值，
i
bq
为
B
相正弦分量幅值，
i
cd
为
C
相余弦分量幅值，
i
cq
为
C
相正弦分量幅值，
i
ud
为
U
相余弦分量幅值，
i
uq
为
U
相正弦分量幅
值，
i
vd
为
V
相余弦分量幅值，
i
vq
为
V
相正弦分量幅值，
i
wd
为
W
相余弦分量幅值，
i
wq
为
W
相正弦分量幅值；各相正余弦分量幅值由正余弦分量向量
I
s_dq
＝
[i
bd
,i
bq
,i
cd
,i
cq
,i
ud
,i
uq
,i
vd
,i
vq
,i
wd
,i
wq
]
T
按下式求得：
I
s_dq
＝
M
λ
_s
M
ψ
_
λ
I
ψ
式中，
M
ψ
_
λ
为最优算子矩阵，且
M
λ
_s
为正余弦分量求解矩阵，且
I
ψ
为约束向量，
i
d
为
d
轴电流，
i
q
为
q
轴电流，
Ψ
f
为转子永磁体旋转产生的磁链向量，
α
a
为
A
相相位角且
α
a
＝0，
M
m0
表示容错段定子的互感
。6.
互感增强型
12
槽六相容错电机的容错方法，该方法基于权利要求1‑4任一权利要求所述的互感增强型
12
槽六相容错电机实现，其特征在于，该方法为：当
B
相短路故障时，依照铜损最小原则重构健康相的电流工作点，该电流工作点在容错段通过相间互感在短路相绕组产生的磁通抵消永磁体在电枢段产生的磁通，进而降低短路相绕组的总磁通，降低短路相绕组反电势，降低短路电流；重构的电流工作点为：
式中，
θ
为
d
轴与
A
轴所夹的电角度，
i
ad
为
A
相余弦分量幅值，
i
aq
为
A
相正弦分量幅值，
i
cd
为
C
相余弦分量幅值，
i
cq
为
C
相正弦分量幅值，
i
ud
为
U
相余弦分量幅值，
i
uq
为
U
相正弦分量幅值，
i
vd
为
V
相余弦分量幅值，
i
vq
为
V
相正弦分量幅值，
i
wd
为
W
相余弦分量幅值，
i
wq
为
W
相正弦分量幅值；各相正余弦分量幅值由正余弦分量向量
I
s_dq
＝
[i
ad
,i
aq
,i
cd
,i
cq
,i
ud
,i
uq
,i
vd
,i
vq
,i
wd
,i
wq
]
T
求得，正余弦分量向量
I
s_dq
按下式求得：
I
s_dq
＝
M
λ
_s
M
ψ
_
λ
I
ψ
式中，
M
ψ
_
λ
为最优算子矩阵，且
M
λ
_s
为正余弦分量求解矩阵，且
I
ψ
为约束向量，
i
d
为
d
轴电流，
i
q
为
q
轴电流，
Ψ
f
为转子永磁体旋转产生的磁链向量，
α
b
为
B
相相位角且
α
b
＝
‑2π
/3
，
M
m0
表示容错段定子的互感
。7.
互感增强型
12
槽六相容错电机的容错方法，该方法基于权利要求1‑4任一权利要求所述的互感增强型
12
槽六相容错电机实现，其特征在于，该方法为：当
C
相短路故障时，依照铜损最小原则重构健康相的电流工作点，该电流工作点在容错段通过相间互感在短路相绕组产生的磁通抵消永磁体在电枢段产生的磁通，进而降低短路相绕组的总磁通，降低短路相绕组反电势，降低短路电流；重构的电流工作点为：
式中，
θ
为
d
轴与
A
轴所夹的电角度，
i
ad
为
A
相余弦分量幅值，
i
aq
为
A
相正弦分量幅值，
i
bd
为
B
相余弦分量幅值，
i
bq
为
B
相正弦分量幅值，
i
ud
为
U
相余弦分量幅值，
i
uq
为
U
相正弦分量幅值，
i
vd
为
V
相余弦分量幅值，
i
vq
为
V
相正弦分量幅值，
i
wd
为
W
相余弦分量幅值，
i
wq
为
W
相正弦分量幅值；各相正余弦分量幅值...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑萍，周子愚，隋义，王铭浩，闫策，王洛宁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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