[发明专利]用于缺相容错的开关磁阻电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机驱动系统领域的用于缺相容错运行的开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机是多相结构电机，相间耦合弱，在发生缺相故障时，电机允许缺相容错运行工作。如6/4结构和12/8结构开关磁阻电机为三相电机，缺一相运行时，由于此相不再出力，在激励条件不变时，输出平均转矩约为正常工作时的2/3；缺两相运行时，输出平均转矩约为正常工作时的1/3；8/6结构开关磁阻电机为四相电机，缺一相运行时，由于此相不再出力，在激励条件不变时，输出平均转矩约为正常工作时的3/4；缺两相运行时，输出平均转矩约为正常工作时的1/2；开关磁阻电机缺相运行时存在的主要困难是电机难以起动，缺相运转后，其输出平均转矩必然降低，同时转矩脉动必然变大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种在缺相时运转效果好的开关磁阻电机。

一种用于缺相容错的开关磁阻电机，包括定子、无绕组转子和功率变换器主电路，功率变换器主电路由不对称半桥电路、电源和储能电容构成，每一个定子凸极下的绕组引出构成一相绕组，每一相绕组与功率变换器主电路中相对应一相不对称半桥电路连接。

本发明一种用于缺相容错开关磁阻电机驱动系统在电机缺相容错运行时仍有较高平均转矩输出，较小的转矩脉动，提高了电机系统缺相容错能力。

附图说明

图1：(a)本发明实施例开关磁阻电机轴向截面图，

     (b)本发明实施例开关磁阻电机定子绕组接线方式；

图2：本发明实施例12/8结构开关磁阻电机用12相不对称半桥功率变换器电路原理图。

图3：电机正常运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图；

图4：12/8结构开关磁阻电机绕组正常三相接法缺第一相绕组A运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图；

图5：本发明实施例电机缺第一相绕组A1运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图；

图6：12/8结构开关磁阻电机绕组正常三相接法缺第一相绕组A和第二相绕组B运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图；

图7：本发明实施例电机缺第一相绕组A1、第四相绕组A2运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图。

具体实施方式

如图1所示，以12/8结构开关磁阻电机为例。

所述12/8结构开关磁阻电机，包括定子、无绕组转子和功率变换器主电路，定子和转子都为凸极结构，定子凸极下嵌有电枢绕组，第一定子凸极绕组a1引出构成第一相绕组A1、第二定子凸极绕组b1引出构成第二相绕组B1、第三定子凸极绕组c1引出构成第三相绕组C1、第四定子凸极绕组a2引出构成第四相绕组A2、第五定子凸极绕组b2引出构成第五相绕组B2、第六定子凸极绕组c2引出构成第六相绕组C2、第七定子凸极绕组a3引出构成第七相绕组A3、第八定子凸极绕组b3引出构成第八相绕组B3、第九定子凸极绕组c3引出构成第九相绕组C3、第十定子凸极绕组a4引出构成第十相绕组A4、第十一定子凸极绕组b4引出构成第十一相绕组B4、第十二定子凸极绕组c4引出构成第十二相绕组C4。

如图2所示，电机共有12相绕组，第一相绕组A1接第一相不对称半桥电路，第二相绕组B1接第二相不对称半桥电路，第三相绕组C1接第三相不对称半桥电路，第四相绕组A2接第四相不对称半桥电路，第五相绕组B2接第五相不对称半桥电路，第六相绕组C2接第六相不对称半桥电路，第七相绕组A3接第七相不对称半桥电路，第八相绕组B3接第八相不对称半桥电路，第九相绕组C3接第九相不对称半桥电路，第十相绕组A4接第十相不对称半桥电路，第十一相绕组B4接第十一相不对称半桥电路，第十二相绕组C4接第十二相不对称半桥电路。

当一相发生故障时，此相不再出力，其他相正常工作，此时共有11相正常工作，在激励条件不变的情况下，输出平均转矩约为正常工作时平均转矩的11/12；当任两相发生故障时，此两相不再出力，其他相正常工作，此时共有10相正常工作，在其他条件不变的情况下，输出平均转矩约为正常工作时平均转矩的10/12。

利用JAMG软件建立12/8结构开关磁阻电机场路耦合的有限元模型，同等激励条件下，仿真系统在正常运行和缺相运行时的转矩特性。

图3为电机正常运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图，电机正常运行时平均转矩为1.74Nm。

图4为电机绕组正常三相接法时缺第一相绕组A运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图，图中虚线表示平均输出转矩，为1.12Nm。