[发明专利]一种双通道磁悬浮开关磁阻容错电机

说明书

本发明公开了一种双通道磁悬浮开关磁阻容错电机，包括同心嵌套的外定子铁心（1）、转子铁心（3）、内定子铁心（6），所述外定子铁心（1）的圆周内壁上等间隔地设置有内凸的主绕组极（2）且每个主绕组极（2）上各设有一套独立的主绕组（8），所述转子铁心（3）的圆周内、外壁上分别等间隔地设置有无绕组的转子内凸极（5）和转子外凸极（4），所述内定子铁心（6）的圆周外壁上等间隔地设置有外凸的次绕组极（7）且每个次绕组极（7）上各设有一套独立的次绕组（9）；所述转子外凸极（4）的极弧宽度大于主绕组极（3）的极弧宽度且转子内凸极（5）的极弧宽度大于次绕组极（7）的极弧宽度。本发明能够提高电机运行的可靠性和容错性。

技术领域

本发明属于磁悬浮电机技术领域，具体地说是一种能双通道运行、且径向悬浮力和电磁转矩解耦以及增强径向悬浮性能的双通道磁悬浮开关磁阻容错电机。

背景技术

磁悬浮开关磁阻电机是通过改变开关磁阻电机原有的磁场分布，产生作用于转子上的可控的悬浮力，从而将转子悬浮于空间。可以在保留开关磁阻电机性能优点的基础上，进一步消除机械轴承带来的摩擦损耗，且无需润滑装置，具备控制灵活、结构简单、高集成度、可容错及高速适应性的优点，它可以高速及超高速电动/发电运行，在工业、化工、生物以及军工等诸多领域均具有广阔的应用前景。

随着电机应用领域的不断拓展，人们对电机工作可靠性及安全性提出了更高的要求。当电机发生故障时，应尽可能地避免立即停机维修，而是让其在故障情况下继续维持工作，为系统中其他设备的可靠停机预留时间。因此，电机的容错运行技术研究对于提高系统可靠性具有重要意义。

对于普通开关磁阻电机的容错研究，文献1(李雷军，丁春芳.开关磁阻电机缺相运行特性的研究[J].微电机，2005，38(2)：27～30.)以开关磁阻电机的缺相故障为研究对象，结合实验结果验证了普通开关磁阻电机发生缺相故障时可以通过降额使用以维持运行。文献2(郑易，王磊静.开关磁阻电机绕组短路故障的检测与研究[J].电气传动，2008，38(11)：72～76.)对电机绕组短路故障的不同短路程度进行理论及实验分析，得出短路造成电机转矩缺失并需要增大转矩电流以维持电机正常运行的结论。

磁悬浮开关磁阻电机虽继承了普通开关磁阻电机优良的容错性能，但悬浮力的存在使得该电机的容错控制复杂化而不同于普通开关磁阻电机。因此原有的开关磁阻电机容错控制技术以及其他磁悬浮电机容错运行技术不能被简单复制，需要单独研究。

从公开的文献来看，国内外学者针对磁悬浮开关磁阻电机的研究方向主要集中在数学模型、电机本体、控制策略等方面，关于容错运行的相关技术研究正逐步受到关注。文献3(邓旭,邓智泉,曹鑫,等.BSRM缺相运行的控制方法[J].电工技术学报,2013,28(3):140-147.)以磁悬浮开关磁阻电机的缺相故障为研究对象，验证了其发生缺相故障时可以通过降额使用以维持运行。文献4(赵丽丹.单绕组无轴承开关磁阻电机绕组开路故障的容错控制[D].南京:南京航空航天大学,2014.)分析了单绕组BSRM发生绕组开路故障时的补偿绕组选取原则，研究了相应的悬浮力补偿控制方法。文献5(钱婷.双绕组无轴承开关磁阻电机短路故障容错运行控制的基础研究[D].南京:南京航空航天大学,2014.)主要针对常规双绕组磁悬浮开关磁阻电机短路故障容错运行技术进行研究，以悬浮力优先为原则，提出了针对短路故障的悬浮力及转矩补偿策略提出了相应的补偿策略。文献6(曹鑫，钱婷，周恒，邓智泉.无轴承开关磁阻电机悬浮绕组短路故障下的容错运行控制方法[J].电工技术学报，2017，32(19)：32～40.)提出了一种利用非故障相对悬浮力进行补偿的容错运行方法。以上各研究皆是从补偿策略方面进行的容错控制，而缺乏从拓扑结构方面的研究和改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能双通道运行、且径向悬浮力和电磁转矩解耦以及增强径向悬浮性能的双通道磁悬浮开关磁阻容错电机；该容错电机集开关磁阻电机、转子径向自悬浮、双通道容错运行于一体，提高电机运行的可靠性和容错性，改善电磁转矩功能与转子径向自悬浮功能之间的非线性强耦合的技术问题，增强径向负载能力。