[发明专利]一种容错式双转子双极性永磁同步电机及方法

说明书

本发明公开了一种容错式双转子双极性永磁同步电机及方法，它解决了现有技术中电机输出转矩受限的问题，具有增大了气隙表面积，进一步提高电机的转矩密度的有益效果，其方案如下：一种容错式双转子双极性永磁同步电机，包括定子和转子，定子沿圆周方向的内侧和外侧均匀分布用于设置定子绕组的定子槽，沿径向方向定子外圆周槽和内圆周槽的导体属于同一相线圈，转子包括设于定子内侧的内转子和设于定子外侧的外转子，内转子永磁磁极数是外转子永磁磁极数的三倍，内外转子永磁体皆按径向充磁，构成双极性永磁电机。

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是涉及一种容错式双转子双极性永磁同步电机及方法。

背景技术

多相电机及其系统以其独特的优点成为近年来的研究热点，与传统三相电机系统相比，多相电机及其调速系统具有以下突出优点：首先可采用低电压等级的功率器件实现大功率驱动，从而降低变频器成本，提高系统可靠性；其次随着相数的增加，转矩脉动频率提高，幅值下降，进而降低电机的振动和噪声；相冗余特性保证多相电机具有很高的容错能力，提高电机运行的安全性和可靠性；最后在相同的电流有效值情况下，可以通过谐波电流注入提高转矩输出，同时提高变频器直流母线电压利用率，从而扩大恒功率运行范围，提高转速比。

近年来永磁电机及其系统以其高效率、高功率密度和高转矩密度的特点，在很多行业得到广泛的应用，但现有多相电机因结构限制，最终转速输出受限。

因此，需要对一种容错式双转子双极性永磁同步电机进行新的研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种容错式双转子双极性永磁同步电机，具有低速大转矩高速宽恒功率范围的优点。

一种容错式双转子双极性永磁同步电机的具体方案如下：

一种容错式双转子双极性永磁同步电机，包括定子和转子，定子沿圆周方向的内侧和外侧均匀分布用于设置定子绕组的定子槽，沿径向方向定子外圆周槽和内圆周槽的导体属于同一相线圈，转子包括设于定子内侧的内转子和设于定子外侧的外转子，内转子永磁磁极数是外转子永磁磁极数的三倍，内外转子永磁体皆按径向充磁，构成双极性永磁电机。

上述的同步电机，内、外转子在定子绕组中自动感应出基波反电动势和三次谐波反电动势，相比于传统永磁同步电机，本发明电机的三次谐波反电动势所占比例相对较大，从而为电机实现自动变极奠定基础，而且在电流有效值不变的前提下，七相双极性永磁电机由于三次谐波电流的注入，真正意义上增加了对电机控制的自由度，不但提高电机的容错能力，而且提高了电机的转矩密度。

进一步地，所述定子的一端沿轴向固定于端盖，端盖通过轴承与转轴一端连接，端盖与转轴垂直设置。

进一步地，所述外转子通过端面圆盘设于转轴，所述内转子固设于转轴，端面圆盘与转轴垂直设置。

进一步地，所述转轴另一端通过轴承支撑于静止座，静止座与转轴垂直设置。

进一步地，所述定子包括定子铁心轭，定子铁心轭沿轴向固定于端盖，环形绕组的两个有效边分别设于内外定子槽中。

进一步地，所述外转子与所述定子形成外气隙，内转子与定子形成内气隙，电机的内外气隙磁场都以定子铁心轭作为其闭合磁路的一部分，并且在定子铁心轭中具有相同的方向，这样两个气隙相互独立，互不影响，保证电机的工作效果。

进一步地，所述定子为圆筒形结构。

进一步地，所述外转子内侧设置所述的外转子永磁磁极，内转子外侧设置所述的内转子永磁磁极，永磁体采用径向充磁表贴方式进行固定。

进一步地，所述外转子永磁磁极的极弧系数为4/5，内转子永磁磁极的极弧系数为2/3，可以在一定程度上控制反电动势谐波。相比于传统的七相电机，该电机在缺失一相或两相供电时，可以通过控制基波和三次谐波电流分配得到较低转矩脉动，且同时保证输出转矩值较大。