[发明专利]一种模块化的混合式节距绕组电机

说明书

本发明公开了一种模块化的混合式节距绕组电机，涉及电机制造领域。本发明包括定子和转子，定子包括定子铁心和多个电枢绕组模块，定子铁心上开有Q个齿槽，每个齿槽内设置有槽导体。电机极对数为P_r，其中P_r≥2，且Q/P_r＝12。电枢绕组模块的数量为P_r个，每个电枢绕组模块包含三相绕组，每个电枢绕组模块包括六个相邻的电枢线圈；每个电枢绕组模块中，其中两个线圈节距为五个定子齿槽，剩余四个线圈节距为六个定子齿槽，故称为混合式节距绕组。本发明在一套电枢绕组模块发生故障时，系统可以迅速切除故障部分，健康部分可以继续运行；绕组空间谐波小，铁芯损耗低，系统效率高；发生短路故障时短路电流小，提高了电机驱动系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及电机制造领域，具体的是一种模块化的混合式节距绕组电机。

背景技术

多相电机模块化电机是电机驱动系统实现容错功能的普通途径，采用多相电机结构可以实现更高的性能指标，如高转矩密度/功率密度，并具有转矩脉动小、电压应力小、母线电压谐波低等优点。但是现有电机的正常运行性能和容错能力指标二者相互矛盾，难以同时实现，这是目前研究学者有待解决的关键技术问题。

此外，电机驱动系统可能会发现多种故障，如开路故障，短路故障，匝间短路，永磁体去磁故障等。如何实现多种故障类型容错，降低故障电流是研究实现高可靠电机驱动系统的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化的混合式节距绕组电机，在一套三相电枢绕组模块发生故障时，系统可以迅速切除故障部分，健康部分继续运行提供转矩输出；绕组空间谐波小，铁芯损耗低，系统效率高；发生短路故障时短路电流小，提高了电机驱动系统的可靠性。同时，本发明具有高转矩(功率)密度、高效率、强容错能力和高可靠性；并通过混合式节距绕组显著减小故障电流。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种模块化的混合式节距绕组电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁心和多个电枢绕组模块，定子铁心上开有阵列分布的多个齿槽，齿槽的数量为Q，每个齿槽内均设置有槽导体。

所述电枢绕组模块均包含三相绕组，每个电枢绕组模块包括六个相邻的电枢线圈，每个电枢绕组模块中第一个所述齿槽与第六个齿槽串联构成一个电枢线圈，第七个齿槽与第十二个齿槽构成一个电枢线圈，以上两个电枢线圈绕组节距为五个齿槽，二者反向串联构成一相绕组。

第二个所述齿槽与第八个齿槽串联构成一个电枢线圈，第三个齿槽与第九个齿槽构成一个电枢线圈，以上两个电枢线圈绕组节距为六个齿槽，二者正向串联构成一相绕组。

第四个所述齿槽与第十个齿槽串联构成一个电枢线圈，第五个齿槽与第十一个齿槽构成一个电枢线圈，以上两个电枢线圈绕组节距为六个齿槽，二者正向串联构成一相绕组。

进一步地，每个所述电枢绕组模块均由一个独立的逆变器驱动，实现物理隔离、热隔离和电隔离。

进一步地，所述电枢绕组模块的数量和电机极对数均为P_r，P_r≥2，且Q/P_r＝12。

进一步地，多个所述电枢绕组模块均沿转子轴心对称布置，且多个电枢绕组模块的绕组构成均相同。

进一步地，所述转子包括转子铁心和永磁体或者仅包括转子铁心。

进一步地，所述定子铁心和转子铁心均为导磁材料。

进一步地，永磁体为钕铁硼、钐钴及铁氧体组成的永磁材料。

进一步地，所述定子和转子之间设置有气隙。

本发明的有益效果：