[实用新型]一种电气多余度无刷直流电机故障保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电气多余度无刷直流电机故障保护装置，可作为高可靠性、高容错性系统驱动电机的故障保护，属于电机技术领域。

背景技术

多余度无刷直流电机是航空航天、武器系统以及民用高可靠性系统中不可或缺的一种电机，其中，双余度/多余度控制以及相关容错技术已成功应用在发达国家载人航天、无人机、火控雷达等尖端技术领域的作动系统中，大大提高了相关系统的可靠性和容错性。

目前多余度无刷直流电机的实现方式主要有两种：电气多余度和机械综合式多余度，电气多余度即在一个电机定子内嵌放两套或者两套以上绕组，而机械综合式多余度即多台电机通过齿轮副综合为一体。机械综合式多余度电机的齿轮副不可避免地存在间隙，从而导致控制滞环、死区、低频振荡问题，所以在高精度、高可靠性场合的应用受到限制。再者，机械综合式多余度电动机存在“力纷争”问题，即多台电动机瞬间力矩方向不一致性导致的振荡问题。另外，机械综合式多余度电动机存在功率密度低的问题，很难满足航空、航天等对产品功率密度要求高的应用领域。然而，电气多余度无刷直流电机的多个余度间存在强烈的电磁场耦合，所以一旦某个余度发生绕组故障，特别是短路故障，其他余度的绕组内也将产生很高的感应电动势，从而导致绕组绝缘击穿；另外，短路绕组过高的电流产生的热量同样影响正常余度的运行，甚至烧毁完好绕组的绝缘。因此电气多余度电机对绕组故障的容错能力比较有限。

实用新型内容

本实用新型主要针对电气多余度无刷直流电机绕组故障时存在的问题，克服其不足之处，为高可靠性、高精度伺服控制用高功率密度电气多余度无刷直流电机提供一种高可靠性的绕组故障保护装置。

本实用新型涉及一种电气多余度无刷直流电机故障保护装置，包括电气多余度无刷直流电机、逆变器、电流检测电路、控制单元以及故障保护执行单元。其中电气多余度无刷直流电机即在一个电机定子槽内嵌放两套或者多套绕组，形成电气多余度；不同电气余度之间互相独立，分别通过继电器构成星形连接绕组，并由对应的逆变器独立供电；电流检测电路用于监测每个电气余度相电流，并将监测结果发送至控制单元；故障保护执行单元由继电器及其驱动电路组成，该单元接收控制单元发出的指令，并根据控制单元的指令控制相应电气余度的绕组连接。电机一个余度绕组发生短路故障时控制单元依据电流检测电路提供的信号、对故障保护执行单元发出指令断开故障余度绕组连接。

本实用新型可以有效降低故障余度对正常余度的影响。

附图说明：

图1为本实用新型整体结构框图；

图2为本实用新型第一个余度与故障保护执行单元的连接原理图；

图3为本实用新型第二个余度与故障保护执行单元的连接原理图；

图中具体标号如下：

1.电气双余度无刷直流电机

2.故障保护执行单元

3.控制单元

4.电流检测电路

5.6.逆变器

7.双余度无刷直流电机第一个余度(余度1)

8.双余度无刷直流电机第二个余度(余度2)

9.余度1故障保护执行单元

10.余度2故障保护执行单元

11.12.继电器驱动电路

13.14.继电器

15.16.17.18.19.20.21.22.继电器触点

A1、B1、C1--余度1的引出端

A2、B2、C2--余度2的引出端

X1、Y1、Z1--余度1的Y型连接端

X2、Y2、Z2--余度2的Y型连接端

VCC.驱动电路电源

GND.电源地

Q1.Q2.开关管

Q1_B.开关管Q1基极

Q1_C.开关管Q1集电极

Q1_E.开关管Q1射极

Q2_B.开关管Q2基极

Q2_C.开关管Q2集电极

Q2_E.开关管Q2射极

J1_in.J2_in.继电器输入端

具体实施方式：

本实用新型电气多余度无刷直流电机故障保护装置与双余度无刷直流电机保护装置相同，现以电气双余度无刷直流电机为例做详细描述，多于两个余度的无刷直流电机保护装置与之相同，不再赘述。