[发明专利]低脉动强容错高功率密度多相永磁电机

说明书

本发明公开了一种低脉动强容错高功率密度多相永磁电机，包括模块化定子、电枢绕组和转子；模块化定子和转子从外至内或从内至外同轴套设，且两者间具有气隙；模块化定子包括定子齿部和定子轭部；定子齿部包括4n个电枢齿对、4n个容错齿和闭口槽；每个电枢齿对均包括两个电枢齿；两个电枢齿间形成大槽；在相邻两个电枢齿对间布设一个容错齿；每个容错齿与相邻电枢齿间形成小槽；小槽中心角小于大槽中心角，进而使得定子齿部具有不等定子齿距；每个电枢齿对与两侧相邻的半个容错齿构成一个相单元。本发明将定子齿部和轭部分离设计，简化绕线工艺，提高定子槽满率，进而提高功率密度。另外，闭口槽的设计，能抑制齿槽转矩，还能增加漏感及相自感。

技术领域

本发明涉及电机设计和制造领域，特别是一种低脉动强容错高功率密度多相永磁电机。

背景技术

永磁电机具有高转矩/功率密度、高效率和高功率因素等优点，已在家用电器、电动汽车和工业生产等多个领域得到应用。然而，数控机床、航空航天等高端装备不仅要求永磁电机具有高功率密度和高效率，更要求其具有高可靠性和强容错能力；其中的执行机构为伺服系统，对转矩脉动还有着很高的要求。

常用的三相电机容错能力较差，当其中一相绕组发生故障（如短路或开路）而退出运行时，剩余两相难以满足正常运行要求；当其中两相绕组发生故障后，电机系统甚至无法运行。此外，传统的三相电机没有对绕组进行相间隔离设计（物理隔离、电磁隔离、热隔离），这使得发生故障的绕组会将故障扩散至相邻绕组。

为便于绕组嵌线，现有永磁电机大多采用开口槽设计；同时，为尽可能降低永磁磁路磁阻和增加绕组相自感，在满足嵌线条件的前提下，槽开口设计的尽可能小。因此，槽满率、永磁利用率和相自感三者之间存在设计矛盾。

因此，研发低转矩脉动强容错高功率密度永磁电机一直是电机系统应用于高端装备的热点课题，对促进数控机床、卫星通信、载人航天和太空探测等事业的快速发展具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种低脉动强容错高功率密度多相永磁电机，该低脉动强容错高功率密度多相永磁电机将定子齿部和轭部分离设计，简化绕线工艺，提高定子槽满率，进而提高功率密度。另外，闭口槽的设计，能抑制齿槽转矩，还能增加漏感及相自感。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种低脉动强容错高功率密度多相永磁电机，包括模块化定子、电枢绕组和转子。

模块化定子和转子从外至内或从内至外同轴套设，且两者间具有气隙。

模块化定子包括定子齿部和定子轭部。

定子齿部包括4n个电枢齿对、4n个容错齿和闭口槽；其中，n≥1。

4n个电枢齿对沿定子轭部的周向均匀布设，每个电枢齿对均包括两个电枢齿；两个电枢齿之间形成大槽。

在相邻两个电枢齿对之间布设一个容错齿；每个容错齿与相邻电枢齿之间形成小槽；小槽的中心角小于大槽的中心角，进而使得定子齿部具有不等定子齿距。

每个电枢齿和每个容错齿背离气隙的一侧均与环形的所述定子轭部可拆卸连接。

每个电枢齿和每个容错齿朝向气隙的一侧均通过所述闭口槽相连接。

每个电枢齿对与两侧相邻的半个容错齿构成一个相单元，进而使得定子齿部具有4n个相单元。

电枢绕组绕设在每个相单元的两个电枢齿上。

转子包括沿轴向同轴布设的2i组转子，每组转子的轴向长度均相等；其中，i≥1。