[实用新型]一种高可靠性磁通切换型电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种带容错齿的冗余励磁双电枢绕组多相磁通切换型电机。

背景技术

目前出现的单相或者三相电机都是采取励磁与电枢两套绕组分别放置的结构，包括转子放置励磁绕组/定子放置电枢绕组的旋转励磁式电励磁结构、转子放置永磁体/定子放置电枢绕组的旋转励磁式永磁结构、定子放置励磁绕组/转子放置电枢绕组的旋转电枢式电励磁结构、定子放置永磁体/转子放置电枢绕组的旋转电枢式永磁结构。上述四种结构除了旋转永磁励磁式都需要电刷和(或)换向器，降低了系统的可靠性，需要维护。

而近些年出现的所谓磁通切换型电机，是指随着转子位置的变化，励磁磁通切换其闭合路径，使得定子电枢绕组内匝链的磁通大小和方向均发生变化，从而产生交变的感应电势的电机。该电机有纯永磁结构(将永磁体与电枢绕组都置于定子)、纯电励磁结构(将励磁绕组与电枢绕组都置于定子)、混合励磁结构(将永磁体、励磁绕组与电枢绕组都置于定子)，转子上既无永磁体也无绕组，结构非常简单。

但是，目前的磁通切换型电机都是采用一套电枢绕组，因此当电枢绕组产生故障，将会导致电机无法运行，并对电机及负载造成冲击。而在包括风力发电、新能源电动汽车、工业驱动、多电飞机/船艇等绝大多数领域，都对驱动系统的可靠性提出了很高要求。目前的常规单电机驱动系统不能很好地解决电机转矩-转速特性与系统动力需求之间的矛盾。若功率恒定，则不能满足加速性能与最高转速的要求；若追求系统动力性能，则必须提高电机功率，使得电机体积和系统质量增加。更关键的是单电机系统无法保证可靠性要求与加强的容错运行能力。采用多电机组合结构，则又导致整个动力系统结构复杂，体积大，成本也高。基于上述背景，研制开发出一种新型带容错齿的冗余励磁双电枢多相电机驱动系统，将有助于满足上述对电驱动系统的要求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种效率高、功率密度大、容错性能强、可靠性高的带容错齿的冗余励磁双电枢绕组多相磁通切换型电机。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高可靠性磁通切换型电机，包括定子铁心、与定子铁心相适配的转子铁心、4m个电枢线圈和4m个励磁线圈，所述定子铁心和转子铁心为凸极结构；所述定子铁心由4m个E形铁心单元和4m个充磁用的永磁体交错拼接而成，所述永磁体的充磁方向为切向，且相邻永磁体的充磁方向相反，所述E形铁心单元中间凸出的齿为定子容错齿，两侧凸出的齿为永磁齿，一个永磁体与与之相接触的两个永磁齿共同构成定子永磁齿；所述电枢线圈套装在定子永磁齿上，相邻的2m个电枢线圈构成第一套对称m相电枢绕组，相邻的另外2m个电枢线圈构成第二套对称m相电枢绕组；所述励磁线圈套装在定子容错齿上，且励磁线圈依次首尾串联组成一套单相集中励磁绕组；所有永磁体构成永磁磁场，所有励磁线圈构成电励磁磁场；其中，m为自然数，且m≥1，其设计值可根据实际需要灵活设置。

该电机，在结构与性能上保留了传统磁通切换电机紧凑、简单、鲁棒性好、适于高速运行、效率高、功率密度大的优势；在励磁方式上，采用了电励磁和永磁体励磁两种励磁方式，设计了两套相互耦合的对称m相电枢绕组、和一套单相集中励磁绕组，使电机具有多种工作模式、较高的容错性能与可靠性。

所述转子铁心上既无永磁体也无绕组，为直槽结构或者斜槽结构；直槽结构的转子铁心可保证在采用单相集中励磁绕组和转子铁心不斜槽的条件下，就可获得正弦度非常高的磁链、感应电势和电感等静态特性；如果对电机励磁磁链、感应电势和电感等静态特性的正弦度要求较高，亦可将直槽结构的转子斜槽一定角度以提高正弦性。

所述E形铁心单元和转子铁心为硅钢片或其它导磁材质。

所述永磁体为钕铁硼或其它永磁材质。

所述定子铁心和转子铁心可根据需要设计成相配合成内转子结构或外转子结构。

所述永磁磁场和电励磁磁场为径向磁场、轴向磁场或者横向磁场中的一种磁场或其中两种磁场的组合。

该电机的机械结构可以为旋转、直线、平面、立体中的一种或几种的组合形式。