CN101552504B - 双余度开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

双余度开关磁阻电机，涉及到电机领域。它解决了现有开关磁阻电机只有一套绕组而导致的可靠性低的问题。本发明的电机包括两套三相绕组，转子铁心上有10个转子齿，定子铁心上有12个定子齿，每套三相绕组的同相绕组对称缠绕在定子铁心的定子齿上，并形成方向相同的磁通，缠绕有同相绕组的定子齿相互平行，分别缠绕在相邻的两个平行定子齿上的两个同相绕组形成方向相反的磁通，形成短磁路结构。本发明的电机的绕组之间相互独立，当其中一相或多相绕组发生故障时，电机将降额工作，不影响电机功能使用，实现开关磁阻电机冗余，提高了电机及其控制***的可靠性能。本发明在航天、航空、电梯及家用电器等具有良好应用前景。

Description

双余度开关磁阻电机

技术领域

本发明涉及到电机领域，具体涉及到一种开关磁阻电机。

背景技术

现有的开关磁阻电机如说明书附图中的图1所示，电机的定、转子均为凸极结构。通过对定子励磁绕组依次通电，定子极与转子极相互作用产生转矩。由于转子上既没有绕组，也没有永磁体，因此电机的结构简单、运行可靠。但由于电机只有一套绕组，当其中一相绕组出现故障时，***会停止工作，大大影响了***的可靠性。

参见说明书附图中的图2，说明现有开关磁阻电机的结构，定子为三相绕组，同相绕组之间串联，定子齿数为12，转子齿数为10。电机定、转子齿结构均为均匀分布，通电后，磁路有向磁阻最小路径变化的趋势。这种结构的开关磁阻电机的相绕组之间串联，当其中一相绕组出现故障时，***会停止工作。该电机虽然是短磁结构，由于定子齿是均匀分布，使得电机输出转矩下降，效率降低。

发明内容

为了解决现有开关磁阻电机只有一套绕组而导致的可靠性低的问题，本发明提供了一种双余度开关磁阻电机。

本发明的双余度开关磁阻电机，它包括气隙、转子铁心、定子铁心，它还包括两套三相绕组，转子铁心上有10个转子齿，定子铁心上有12个定子齿，每套三相绕组的同相绕组对称缠绕在定子铁心的定子齿上，并形成方向相同的磁通，缠绕有同相绕组的定子齿相互平行，分别缠绕在相邻的两个平行定子齿上的分属于两套三相绕组的两个同相绕组形成方向相反的磁通，形成短磁路结构。

本发明的开关磁阻电机的工作原理为：每套绕组中的同相绕组对称绕在定子铁心上对称的齿上，并形成方向相同的磁通。两套绕组的同相绕组绕在相邻的平行齿上，形成方向相反的磁通，形成短磁路结构。电机定子由两套三相绕组构成，每套绕组相互独立，每相绕组根据电机转子位置进行换向，如a1，a2→b1，b2→c1，c2→a1，a2；或者a1，a2→c1，c2→b1，b2→a1，a2。电机遵循“磁阻最小原理”，通电后，磁路有向磁阻最小路径变化的趋势，利用定子上的每套的同相绕组励磁磁势和产生的磁阻转矩而动作。

本发明中的缠绕有同相绕组的定子齿相互平行，这种结构能够在同相磁阻最小时，该相下转子齿部与定子齿部重合。

本发明在绕组正常工作时，采用短磁路结构，提高了电机***效率。电机定子同相齿采用平行结构，提高了电机输出转矩。电机绕组在发生故障时，绕组磁通由短磁路变为周环磁路，解决了电机转子单边受力造成电机震动和噪音增大的缺点。电机采用两套三相绕组，每套绕组工作即相互独立，又相互影响，当其中一相或多相绕组发生故障时，电机将降额工作，不影响电机功能使用，实现开关磁阻电机冗余。本发明可以在绕组全工作时提高电机的效率，电机绕组故障时，电机不会停机，提高了电机及其控制***的可靠性能，还实现了冗余，改善了***功能，又提高电机的***性能。

本发明在航天、航空、电梯及家用电器等具有良好应用前景。

附图说明

图1和图2是现有开关磁阻电机的结构示意图；图3是本发明的双余度开关磁阻电机的结构示意图；图4是具体实施方式中描述的短磁路结构的闭合磁路示意图；图5和图6是具体实施方式中所述的两种只有一套三相绕组正常工作的情况的闭合磁路示意图。

具体实施方式

本实施方式所述的双余度开关磁阻电机，它包括气隙1、转子铁心6、定子铁心4，它还包括两套三相绕组，转子铁心6上有10个转子齿，定子铁心4上有12个定子齿，每套三相绕组的同相绕组对称缠绕在定子铁心4的定子齿上，并形成方向相同的磁通，缠绕有同相绕组的定子齿相互平行，分别缠绕在相邻的两个平行定子齿上的分属于两套三相绕组的两个同相绕组形成方向相反的磁通，形成短磁路结构。

本实施方式的电机的定子铁心4和转子铁心6均为凸极结构。

所述两套三相绕组在定子齿上的排列顺序为：

a1→a2→c1→c2→b1→b2→a1→a2→c1→c2→b1→b2。

所述两套三相绕组在定子齿上的排列顺序还可以为：

a1→a2→b1→b2→c1→c2→a1→a2→b1→b2→c1→c2。

本实施方式中缠绕有a1、a2绕组的四个定子齿相互平行，缠绕有b1相、b2相绕组的四个定子齿相互平行，缠绕有c1相、c2相绕组的四个定子齿相互平行。

参见图3，图3所示是本实施方式的一个具体实例，定子铁心4和转子铁心6由硅钢片叠成，且均为凸极结构。转子铁心6的外圆与定子铁心4的内圆间形成气隙1，两套三相绕组中的同相绕组相邻，两套三相绕组的励磁方向相反，使得两套三相绕组的励磁磁势相互叠加，二者产生的磁力线在气隙1处方向相同。

当电机正常工作时，电机为短磁路结构，参见图4，两套三相绕组产生的磁通的闭合路径为：缠绕有a1绕组的定子齿→气隙→转子铁心的齿→转子铁心轭部→转子铁心的齿→气隙→缠绕有a2绕组的定子齿→定子铁心轭部→缠绕有a1绕组的定子齿。

当电机的一个三相绕组(a1、b1、c1)正常工作，另一个三相绕组故障时，电机为非短磁路结构。正常工作的三相绕组产生的磁通的闭合路径为：缠绕有a1绕组的定子齿11→气隙→转子铁心齿→转子铁心轭→转子铁心齿→气隙→另一个缠绕有a1绕组的定子齿12→定子铁心轭部→缠绕有a1主绕组定子齿11。

同理，当只有另一个三相绕组(a2、b2、c2)正常工作时，所述正常工作的三相绕组产生的磁通的闭合路径参见说明书附图中的图6所示。

当一套三相绕组中都某一相或两相绕组发生断路时，关闭故障的绕组，电机使用余下的电机绕组还能够继续继续工作。例如：

当a1绕组断路，则电机将按a2→b1，b2→c1，c2→a2或a2→c1，c2→b1，b2→a2工作，此时A相绕组已经不是短磁路结构。

当a1，b1发生故障，电机将按a2→b2→c1，c2→a2或a2→c1，c2→b2→a2工作，此时A，B相绕组已经不是短磁路结构。

其它状态以此类推。

本实施方式所述的开关磁阻电机在工作时，两套三相绕组的控制信号相同，并独立工作。当其中一个绕组故障时，另一个绕组还能够继续工作，电机由故障前的短磁路结构自动转换为由正对的极构成磁阻转矩，整个电机处于降额工作状态，不影响***的功能特性，进而达到提高电机的工作可靠性的目的。

Claims (4)

1.双余度开关磁阻电机，它包括气隙(1)、转子铁心(6)、定子铁心(4)，其特征在于它还包括两套三相绕组，转子铁心(6)上有10个转子齿，定子铁心(4)上有12个定子齿，每套三相绕组的同相绕组对称缠绕在定子铁心(4)的定子齿上，并形成方向相同的磁通，缠绕有同相绕组的定子齿相互平行，分别缠绕在相邻的两个平行定子齿上的分属于两套三相绕组的两个同相绕组形成方向相反的磁通，形成短磁路结构。

2.根据权利要求1所述的双余度开关磁阻电机，其特征在于所述两套三相绕组在定子齿上的排列顺序为：

a1→a2→c1→c2→b1→b2→a1→a2→c1→c2→b1→b2；

所述a1表示第一套A相绕组，a2表示第二套A相绕组，b1表示第一套B相绕组，b2表示第二套B相绕组，c1表示第一套C相绕组，c2表示第二套C相绕组。

3.根据权利要求1所述的双余度开关磁阻电机，其特征在于所述两套三相绕组在定子齿上的排列顺序为：

a1→a2→b1→b2→c1→c2→a1→a2→b1→b2→c1→c2；

所述a1表示第一套A相绕组，a2表示第二套A相绕组，b1表示第一套B相绕组，b2表示第二套B相绕组，c1表示第一套C相绕组，c2表示第二套C相绕组。

4.根据权利要求1所述的双余度开关磁阻电机，其特征在于所述转子铁心(6)和定子铁心(4)均是凸极结构。

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