[发明专利]一种考虑位置传感器代偿的车用五相永磁容错电机

说明书

本发明公开了一种考虑位置传感器代偿的车用五相永磁容错电机，包括定子、转子和转轴，定子内圈周向间隔均匀分布有电枢齿和容错齿，电枢齿上绕有电枢绕组，两相邻的电枢绕组之间由容错齿进行隔离，电枢齿的齿宽大于所述容错齿的齿宽，且电枢齿和容错齿的齿顶修平；沿转子的圆周方向间隔均匀布置永磁体和铁心极，永磁体采用V型放置组成永磁体对，V型开口朝向气隙；永磁体对中间的铁心极为第二铁心极，相邻永磁体对之间的铁心极为第一铁心极，第一铁心极与第二铁心极的边缘均为圆弧面；圆弧面与定子齿之间形成空气磁障，能够实现五相永磁容错电机无位置传感器控制的零低速运行，在改善电机基本性能的同时进一步提高电机驱动系统的可靠性和容错性能。

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种考虑位置传感器代偿的车用五相永磁容错电机。

背景技术

五相永磁容错电机具有高效率、高功率密度、宽调速范围、低转矩脉动和强容错能力等优点，在电动汽车等领域得到广泛关注。电机驱动系统除电机本体外，控制器和传感器也是重要组成部分，每一部分的故障都将影响电机系统的正常工作，甚至导致整个系统的瘫痪和安全事故的发生。电机驱动系统中的位置传感器也是易于发生故障的部件，机械传感器的使用降低了整车系统的可靠性和鲁棒性。位置传感器代偿技术利用电机电压、电流等信号有效估算出电机位置信息，无需位置传感器，能够解决传统机械传感器给系统带来的问题，成为了电机控制领域的研究热点。永磁电机的零低速运行一直是无位置传感器技术中面临主要问题，高频信号注入法非常适用于基于无位置传感器控制的永磁电机的零低速运行。高频注入一般分为旋转高频注入法和脉振高频注入法，其中，旋转高频注入法适用于凸极率明显的永磁电机，而脉振高频注入法适用于凸极率不明显的永磁电机。

五相永磁容错电机的绕组形式为分数槽集中绕组，直轴磁路大大减少，使其凸极率大大降低，因此五相永磁容错电机的凸极率一般不明显。并且，五相永磁容错电机由于其自身特性，其三次谐波空间交直轴电感接近相等。而脉振高频注入法是利用电机的饱和凸极效应估算转子位置，因此，在基波交直轴空间注入高频信号会对三次谐波空间产生影响，或者在三次谐波交直轴空间注入高频信号也会对基波空间产生影响，均会造成转子位置估算精度下降。因此，为提高五相电机零低速无位置传感器控制的位置估算精度，需要提高其凸极率，即基波空间交直轴电感不等，而三次谐波空间交直轴电感相等。

现有技术中提出基于位置自检测的混合励磁容错电机系统通过沿着q轴磁路方向设置多个隔磁层，大大降低了电机的功率密度；并且，转子永磁体设置“V”型，对于多相电机，极对数相对较多，转子设置隔磁层的空间相对较小。此外，五相永磁容错电机的交、直轴电枢反应磁路饱和现象严重，给提高电机的凸极率带来了更大的挑战。

发明内容

本发明根据现有技术中存在的问题，提出了一种考虑位置传感器代偿的车用五相永磁容错电机，能够实现五相永磁容错电机无位置传感器控制的零低速运行，在改善电机基本性能的同时进一步提高电机驱动系统的可靠性和容错性能。

本发明所采用的技术方案如下：

一种考虑位置传感器代偿的车用五相永磁容错电机，包括定子、转子和转轴，所述定子内圈周向间隔均匀分布有电枢齿和容错齿，所述电枢齿上绕有电枢绕组，两相邻的电枢绕组之间由容错齿进行隔离，所述电枢齿的齿宽大于所述容错齿的齿宽，且电枢齿和容错齿的齿顶修平；沿转子的圆周方向间隔均匀布置永磁体和铁心极，所述永磁体采用V型放置组成永磁体对，V型开口朝向气隙；所述永磁体对中间的铁心极为第二铁心极，相邻永磁体对之间的铁心极为第一铁心极，第一铁心极与第二铁心极的边缘均为圆弧面；所述圆弧面与定子齿之间形成空气磁障。

进一步，所述第一铁心极与第二铁心极的圆弧面数量之和为p_s；

进一步，所述转子极数为p_s、所述永磁体极对数为p_m、所述第一铁心极极对数为p_f，三者之间满足关系：p_m+p_f＝p_s；