CN109412282B - 一种多相容错永磁电机 - Google Patents

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Abstract

一种多相容错永磁电机，属于特种电机技术领域，包括外壳、永磁体、定子铁心、电枢绕组、扇形铁心、转子铁心架和轴；定子铁心分为7X个互相分割的子铁心，7X个子铁心均匀的排成一圈，X为正整数；转子铁心架具有6X个均布的扇形槽，扇形槽的底部径向延伸一齿条状凹槽；6X个扇形铁心固定在转子铁心架的扇形槽内，且扇形铁心的中间尾部继续一向外的延伸出一齿条状铁心凸起卡在转子铁心架上；两个定子极中间夹有一个永磁体并组成一对定子铁心，一对定子铁心上的两个定子极平行；本发明的电机具有独立的定子子铁心，各绕组相互隔离，能够有效的防止故障传播，而且采用新型的定子结构，能够隔离电机故障，保障电机在局部故障的情况下仍能稳定运行。

Description

一种多相容错永磁电机
技术领域
本发明涉及一种多相容错永磁电机，属于特种电机领域。
背景技术
众所周知，汽车行驶的工况复杂导致了汽车上使用的零部件都需要有较强的容错能力，特别是像车用电机这种关键装备更需要有强大的容错能力。可想而知，如果高速行驶的电动汽车其电动机突然故障必然会导致十分严重的后果。多相永磁电机兼具多相电机和永磁电机的优点，转矩密度高、设计自由度大、容错运行能力强。因此，多相永磁电机成为研究热点，其容错性能的强弱更成为了检验多相永磁电机质量的重要依据。
在目前公开的技术中，仅有少数专利是关于多相电机的研究，而且其中多数都是与其控制相关。在相近的专利中，授权号为：ZL201410011535.9的发明专利申请：一种高可靠性的四相交流起动发电机，其定子极上安装有集中绕组，相近相位的n个定子线圈串联组成一相，四相定子绕组首尾依次环形连接，再分别接在四相桥臂的中点。
增加电机相数增加电机的相数可以有效减小电动机的转矩脉动,所以很多电机的相数都选择三相以上。在多相电机中，已有的相关申请主要有申请号为：201410011535.9的发明专利申请：一种高可靠性的四相交流起动发电机，该申请的电机包括端盖、定子、轴承、磁轭、励磁绕组、位置传感器和由轴与爪极组成的转子。其定子极上安装有集中绕组，相近相位的n个定子线圈串联组成一相，四相定子绕组首尾依次环形连接，再分别接在四相桥臂的中点。该电机采用四相集中定子绕组，可靠性高，而且既可作为发电机使用又可作为电动机使用，但其在定子结构、转子结构以及工作原理上都有明显的不同。
本发明提出了一种多相容错永磁电机，定子铁心由7X个互相分割的子铁心组成，每个子铁心上有两个定子极，在永磁电机的两个定子铁心中间夹有一个永磁体，每个定子极上都绕有集中式的电枢绕组，同一个定子铁心上两个极的电枢绕组绕向相反且相位相同，沿圆周方向的各个电枢绕组依据相位不同分七相，独立定子铁心将七相电枢绕组完全隔离，限制故障传播的结构。。本发明一种多相容错永磁电机既可以作为发电机运行又可以作为电动机运行。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及的上述技术。
发明内容
本发明针对目前汽车用电机存在的可靠性差、不易维修、效率低等缺陷，提出了一种多相强容错永磁电机。
本发明采用如下技术方案：
一种多相强容错永磁电机，其特征在于：
包括外壳、永磁体、定子铁心、电枢绕组、扇形铁心、转子铁心架和轴；
所述外壳由圆形不导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
长条形的定子极固定在外壳内部，定子极的内侧有凸极式的定子极；两个定子极中间夹有一个永磁体并组成一对定子铁心，一对定子铁心上的两个定子极平行；转子铁心架位于定子铁心内侧，可绕轴旋转；
定子铁心分为7X个互相分割的子铁心，7X个子铁心均匀的排成一圈，X为正整数；
转子铁心架具有6X个均布的扇形槽，扇形槽的底部延径向有一条固定槽，固定槽的两侧呈锯齿状；
6X个扇形铁心固定在转子铁心架的扇形槽内，且扇形铁心的尾部一向外的延伸出一带锯齿状边缘的凸起卡在转子铁心架的固定槽内；
一对定子铁心的总的弧长等于扇形铁心外圆弧长；
一个定子铁心上的两个定子极上的电枢绕组绕向相反且相位相同，皆为集中式绕组。
如上所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
沿圆周方向的各个电枢绕组依据相位的不同，可依次分为A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组、F相电枢绕组和G相电枢绕组；
如上所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
所述永磁体为铝镍钴永磁材料，所有永磁体充磁方向相同，或者相邻的永磁体充磁方向相反。
如上所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
所述一种多相容错永磁电机既可以作为发电机运行又可以作为电动机运行。
如上所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
七相电枢绕组分别接一个七相全桥整流器。
本发明的有益效果如下：
⑴本发明一种多相容错永磁电机永磁***于定子上，方便电机散热，结构简单、可靠性高；
⑵本发明永磁电机具有七相绕组，当电机绕组中的其中一相出现故障后其余各相可以继续运行；
⑶本发明一种多相容错永磁电机采用新型的定子结构，能够隔离电机故障，保障电机在局部故障的情况下仍能稳定运行；
⑷本发明的技术各个绕组的磁链路径短，铁心损耗小、重量小；
⑸扇形铁心渐进式导磁，可以将传统磁阻电机的方波反电势变化为近似正弦波，减小谐波和脉动。
附图说明
图1是本发明X=2的一种多相容错永磁电机横向剖视结构示意图。其中：1、外壳，2、永磁体，3、定子铁心，4、电枢绕组，5、扇形铁心，6、转子铁心架，7轴。
图2是本发明X=2的一种多相容错永磁电机的磁链最大时的情况。其中：2、永磁体，3、定子铁心，5、导磁转子铁心。
图3是本发明X=2的一种多相容错永磁电机整流桥电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明X=2的一种多相容错永磁电机横向剖视结构示意图。所述一种多相容错永磁电机，包括外壳1、永磁体2、定子铁心3、电枢绕组4、扇形铁心5、转子铁心架6和轴7；
所述外壳1由圆形不导磁材料制成，内部固定有定子铁心3；
长条形的定子极固定在外壳内部，定子极的内侧有凸出的定子极；
两个定子极中间夹有一个永磁体2并组成一对定子铁心3，一对定子铁心3上的两个定子极平行；转子铁心架位于定子铁心3内侧，可绕轴7旋转；
定子铁心3分为14个互相分割的子铁心，14个子铁心均匀的排成一圈；
转子铁心架6具有12个均布的扇形槽，扇形槽的底部径向延伸一条两侧带锯齿状边缘的固定槽；
12个扇形铁心5固定在转子铁心架6的扇形槽内，且扇形铁心5的中间尾部继续一向外的延伸出一条两侧带锯齿状边缘的凸起卡在转子铁心架6的固定槽内；
一个定子铁心上的两个定子极上的电枢绕组4绕向相反且相位相同，皆为集中式绕组。
如上所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
沿圆周方向的各个电枢绕组4依据相位的不同，可依次分为A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组、F相电枢绕组和G相电枢绕组；
如上所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
所述永磁体2为铝镍钴永磁材料，所有永磁体2充磁方向相同，或者相邻的永磁体2充磁方向相反。
如上所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
所述一种多相容错永磁电机既可以作为发电机运行又可以作为电动机运行。
如上所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
七相电枢绕组分别接一个七相全桥整流器。
图2是本发明X=2的一种多相容错永磁电机的磁链最大的情况。如图所示，当电机的扇形铁心5转到图中位置，即一对定子铁心3上的两个定子极与扇形铁心5对齐，此时磁链路径曲线最短，绕在该定子铁心3上的电枢绕组的磁链最大。
图3为本发明X=2的一种多相容错永磁电机整流桥电路图。七相的电枢绕组4分别接一个七相全桥整流器中的七个桥臂中点。
下面对本发明提出的一种多相容错永磁电机进行工作原理的说明。
本发明所述的一种多相容错永磁电机通过轴的旋转带动转子转动，此时永磁体产生径向磁场。定子铁心子铁心上的永磁磁场依次通过子铁心上的的定子极、气隙、转子极、转子铁心、相邻的另一转子极、气隙、定子子铁心的另一定子极、定子轭部，最后回到初始定子极，形成闭合磁路。当转子转动时，凸起转子极的转动使磁链产生变化，在定子铁心子铁心上的一相电枢绕组中感应出电势。一种多相容错永磁电机的各个电枢绕组依据相位不同分为七相，每相电枢绕组单独工作，即使其中一相出现故障，其余六相也能正常工作。

Claims (5)

1.一种多相容错永磁电机，其特征在于：
包括外壳、永磁体、定子铁心、电枢绕组、扇形铁心、转子铁心架和轴；
所述外壳由圆形不导磁材料制成，内部固定有定子铁心；
长条形的定子极固定在外壳内部，定子极的内侧有凸极式的定子极；两个定子极中间夹有一个永磁体并组成一对定子铁心，一对定子铁心上的两个定子极平行；转子铁心架位于定子铁心内侧，能够绕轴旋转；
定子铁心分为7X个互相分割的子铁心，7X个子铁心均匀的排成一圈，X为正整数；
转子铁心架具有6X个均布的扇形槽，扇形槽的底部延径向凹进一条固定槽，固定槽的两侧呈锯齿状；
6X个扇形铁心固定在转子铁心架的扇形槽内，且扇形铁心的尾部一向外的延伸出一带锯齿状边缘的凸起卡在转子铁心架的固定槽内；
一对定子铁心的总的弧长等于扇形铁心外圆弧长；
一对定子铁心上的两个定子极上的电枢绕组绕向相反且相位相同，皆为集中式绕组。
2.如权利要求1所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
沿圆周方向的各个电枢绕组依据相位的不同，依次分为A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组、D相电枢绕组、E相电枢绕组、F相电枢绕组和G相电枢绕组。
3.如权利要求1所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
所述永磁体为铝镍钴永磁材料，所有永磁体充磁方向相同，或者相邻的永磁体充磁方向相反。
4.如权利要求1所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
所述一种多相容错永磁电机既能够作为发电机运行又能够作为电动机运行。
5.如权利要求2所述的一种多相容错永磁电机，其特征在于：
七相电枢绕组接一个七相全桥整流器。
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