一种二十四槽二十二对极双三相游标电机

摘要

本发明公开一种二十四槽二十二对极双三相游标电机，涉及电机制造领域。包括定子和转子，定子包括定子铁心和两个三相电枢绕组模块，定子铁心上开有阵列分布的二十四个齿槽，每个齿槽内均设置有槽导体。三相电枢绕组模块均包含一套三相绕组，每个三相电枢绕组模块包括六个相邻的电枢线圈。本发明在一套三相电枢绕组模块发生故障时，控制器迅速切除故障部分，另一套健康的电枢绕组可以继续运行；本发明利用磁场调制原理工作，转子极对数高，输出转矩大，适用于低速大转矩场合；且由于电枢绕组磁链是经过定子齿调制后匝链，幅值低，发生短路故障时短路电流小，有效提高了电机驱动系统的容错能力。

说明书

技术领域

本发明涉及电机制造领域，具体的是一种二十四槽二十二对极双三相游标电机。

背景技术

模块化一直是电机提高容错能力，增强可靠性的有效手段。当电机部分模块发生故障时，可通过控制器切除故障模块，剩余健康模块可继续工作提供转矩输出。

航空舵面控制、轮毂汽车等工业应用场合需要强容错高转矩电机驱动，且对电机体积和可靠性有严格要求，因此需要研究强容错能力高转矩密度的电机。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种二十四槽二十二对极双三相游标电机，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；同时，由于转子极对数高，本发明具有高转矩密度、高效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种二十四槽二十二对极双三相游标电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁心和两个三相电枢绕组模块，定子铁心上开有阵列分布的二十四个齿槽，每个齿槽内均设置有槽导体。

所述三相电枢绕组模块均包含一套三相绕组，每个三相电枢绕组模块包括六个相邻的电枢线圈，每个三相电枢绕组模块中第一个所述齿槽中的导体与第七个齿槽中的导体串联构成一个电枢线圈，第二个齿槽中的导体与第八个齿槽中的导体构成一个电枢线圈，以上两个电枢线圈串联构成一相绕组。

第三个所述齿槽中的导体与第九个齿槽中的导体串联构成一个电枢线圈，第四个齿槽中的导体与第十个齿槽中的导体构成一个电枢线圈，以上两个电枢线圈串联构成一相绕组。

第五个所述齿槽中的导体与第十一个齿槽中的导体串联构成一个电枢线圈，第六个齿槽中的导体与第十二个齿槽中的导体构成一个电枢线圈，以上两个电枢线圈串联构成一相绕组。

进一步地，每个所述三相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，两个所述三相电枢绕组模块均沿转子轴心对称布置，且两个三相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；

当所述转子包括永磁体时，转子包含二十二对永磁磁极；

当所述转子仅含有转子铁心时，转子上设有二十二个转子齿槽。

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，所述永磁体为钕铁硼、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：

1、本发明中每套三相电枢绕组模块均由一个独立的逆变器驱动，实现了各三相电枢绕组模块间的物理隔离、热隔离和电隔离，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，其余三相电枢绕组模块仍可以正常运行，提供输出转矩，提高了电机驱动系统的容错能力；

2、本发明设计的一种二十四槽二十二对极双三相游标电机，构造得到各部分互不接触的三相电枢绕组单元，仍属于整数槽分布式绕组，因此仍具有绕组空间谐波小，铁芯损耗低，系统效率高的优点，并通过模块化设计强化了电机容错性能，不同模块之间耦合小，电机通过磁场调制效应产生高转矩效果，从而使电机同时具有优异的正常运行性能和容错能力，且永磁磁链幅值低，有效降低故障电流；

3、本发明中的定子铁心和转子铁心均为导磁材料，永磁磁链幅值小，反电势较低，甚至可采用无永磁转子，在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。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明第一结构示意图，此时转子为永磁磁极；

图2是本发明第二结构示意图，此时转子为无永磁铁心；

图3是本发明单电枢绕组模块槽导体分布示意图；

图4是本发明单电枢绕组模块电枢线圈分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种二十四槽二十二对极双三相游标电机，如图1所示，包括定子1和转子2，定子1和转子2之间设置有气隙。其中，转子2包括转子铁心7和永磁体8，也可由不含永磁体8的转子铁心7构成，如图2所示。

如图1和2所示，定子1包括定子铁心3和两个三相电枢绕组模块4，定子铁心3上开有阵列分布的多个齿槽31，齿槽31的数量为二十四，每个齿槽31内均设置有槽导体5。当转子为永磁磁极时，转子极对数为二十二；当转子为无永磁铁心时，转子上设有二十二个转子齿槽。每个三相电枢绕组模块4包括六个相邻的电枢线圈6，每个三相电枢绕组模块4沿转子2轴心对称布置，且两组三相电枢绕组模块4的绕组构成均相同，每个三相电枢绕组模块4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。

每个三相电枢绕组模块4中第一个齿槽31中的导体5与第七个齿槽31中的导体5串联构成一个电枢线圈6，第二个齿槽31中的导体5与第八个齿槽31中的导体5构成一个电枢线圈6，以上两个电枢线圈6串联构成一相绕组；第三个齿槽31中的导体5与第九个齿槽31中的导体5串联构成一个电枢线圈6，第四个齿槽31中的导体5与第十个齿槽31中的导体5构成一个电枢线圈6，以上两个电枢线圈6串联构成一相绕组；第五个齿槽31中的导体5与第十一个齿槽31中的导体5串联构成一个电枢线圈6，第六个齿槽31中导体5与第十二个齿槽31中导体5构成一个电枢线圈6，以上两个电枢线圈6串联构成一相绕组。

下面以图1为例，对本发明的技术方案进行详细地介绍。

其中齿槽31数量为二十四，槽导体5的数量也为二十四。

以其中一个三相电枢绕组模块4为例，如图4所示，该三相电枢绕组模块4由六个相邻的电枢线圈6构成，电枢线圈6包括沿顺时针方向排列分布的第一电枢线圈611、第二电枢线圈612、第三电枢线圈621、第四电枢线圈622、第五电枢线圈631、第六电枢线圈632。

如图3所示，该三相电枢绕组模块4对应十二个相邻的槽导体5，槽导体5包括沿顺时针方向排列分布的第一槽导体51、第二槽导体52、第三槽导体53、第四槽导体54、第五槽导体55、第六槽导体56、第七槽导体57、第八槽导体58、第九槽导体59、第十槽导体510、第十一槽导体511、第十二槽导体512。

第一电枢线圈611由第一槽导体51与第七槽导体57串联构成，第二电枢线圈612由第二槽导体52和第八槽导体58串联构成，第三电枢线圈621由第三槽导体53和第九槽导体59串联构成，第四电枢线圈622由第四槽导体54和第十槽导体510串联构成，第五电枢线圈631由第五槽导体55和第十一槽导体511串联构成，第六电枢线圈632由第六槽导体56和第十二槽导体512串联构成。

其中，第一电枢线圈611和第二电枢线圈612串联构成E相绕组，第三电枢线圈621和第四电枢线圈622串联构成F相绕组，第五电枢线圈631和第六电枢线圈632串联构成D相绕组。其他电枢线圈6依次形成B相绕组、C相绕组、A相绕组，如图1所示。

其中，定子铁心3和转子铁心7均为导磁材料，优选硅钢片，永磁体8产生的永磁磁链经过定子齿调制后被电枢绕组匝链，幅值明显降低，反电势小，在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。永磁体8为钕铁硼、钐钴及铁氧体组成的永磁材料。

本发明提出的一种二十四槽二十二对极双三相游标电机具有转矩密度高、可靠性强、成本低等优点。每套三相电枢绕组模块4均由一个独立的逆变器驱动，进而实现了三相电枢绕组模块4之间的物理隔离、热隔离和电隔离。在一套三相电枢绕组模块4发生故障时，系统可以迅速切除故障部分，其余三相电枢绕组模块4仍可以正常运行，提供输出转矩，提高了电机驱动系统的容错能力。

本发明实现了分布式绕组游标电机的模块化设计，保留了分布式绕组空间谐波低、铁芯损耗低、系统效率高和游标电机转矩密度大的优点，保证了电机正常运行性能，并通过模块化设计强化了电机容错性能，从而使电机同时具有优异的正常运行性能和容错能力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。