[发明专利]轴向并列型双定子多相永磁容错电机

说明书

轴向并列型双定子多相永磁容错电机，属于永磁容错电机领域，本发明为解决传统多相永磁容错电机中正常运行性能与容错能力相互制约的问题。本发明两个定子和转子之间有径向气隙L1、L2；两个定子均设置有多相绕组；转子包括两个调磁永磁单元和不可调磁永磁单元，三个调磁永磁单元均为圆环结构，沿轴向并列固定在一起，且不可调磁永磁单元设置在结构相同的左可调磁永磁单元和右可调磁永磁单元之间；通过调整两个定子绕组中的电流来改变两个可调磁永磁单元的永磁体的工作点，以改变磁通大小或方向，进而实现两个可调磁永磁单元对不可调磁单元在轴向气隙L1、L2中的永磁磁场进行正向或反向叠加。

技术领域

本发明属于永磁容错电机领域。

背景技术

永磁电机以其高效率和高功率密度的优势在电动汽车、风力发电等很多领域获得广泛应用。与传统的三相永磁同步电机相比，多相永磁容错电机因其相数冗余的特点而具有良好的容错运行能力。与传统永磁电机不同的是，在设计多相永磁容错电机时，需保证其不同相绕组之间满足电、磁、热以及物理隔离条件，只有这样才可以在发生故障时，将故障绕组与其他正常相绕组进行有效隔离。同时通过控制其他正常相绕组的电流，以保证多相永磁容错电机在故障状态下的容错运行。对于多相永磁容错电机来说，绕组短路故障是危害最严重的故障类型。为了抑制绕组短路电流，通常设计窄而深的槽型来增大槽漏感，但这会严重影响多相永磁容错电机的运行性能，比如会导致电机功率因数以及过载能力降低等。如何解决多相永磁容错电机中正常运行性能与容错能力相互制约的问题，对于多相永磁容错电机的广泛应用至关重要。

发明内容

本发明目的是为了解决传统多相永磁容错电机中正常运行性能与容错能力相互制约的问题，提供了一种兼具优良运行性能和容错能力的轴向并列型双定子多相永磁容错电机。

本发明的轴向并列型双定子多相永磁容错电机包括固定轴1、内定子4、转子5、外定子6、机壳7和转动轴10，外定子6固定在机壳7的内侧壁上，内定子4固定在固定轴1上，转子5设置在外定子6和内定子4之间，形成径向气隙L1、L2；转子5与固定轴1转动连接，转子5与转动轴10固定连接；外定子6和内定子4均设置有多相绕组；

转子5包括左可调磁永磁单元、右可调磁永磁单元和不可调磁永磁单元，三个调磁永磁单元均为圆环结构，沿轴向并列固定在一起，且不可调磁永磁单元设置在结构相同的左可调磁永磁单元和右可调磁永磁单元之间；

两个可调磁永磁单元的环内圆表面、环外圆表面均设置有p个永磁磁极和p个铁磁磁极，同一可调磁永磁单元的内、外圆的永磁磁极沿周向错开180/p度；不同可调磁永磁单元的内圆的永磁磁极沿周向错开180/p度，不同可调磁永磁单元的外圆的永磁磁极沿周向错开180/p度；

两个可调磁永磁单元的永磁体为平行充磁，且永磁体中点位置的充磁方向为径向；不可调磁永磁单元的永磁体为轴向充磁；

通过调整两个定子绕组中的电流来改变两个可调磁永磁单元的永磁体的工作点，以改变磁通大小或方向，进而实现两个可调磁永磁单元对不可调磁单元在轴向气隙L1、L2中的永磁磁场进行正向或反向叠加。

优选地，内定子4包括内定子铁心4-2和m相内定子绕组4-1，内定子绕组4-1为多相分数槽集中绕组，不同相绕组间满足电、磁、热和物理隔离条件，内定子绕组4-1通有m相对称交流电流，m为大于3的整数；

外定子6包括外定子铁心6-2和m相外定子绕组6-1，外定子绕组6-1为多相分数槽集中绕组，不同相绕组间满足电、磁、热和物理隔离条件，外定子绕组6-1通有m相对称交流电流；

在同一个半径方向上，内定子铁心4-2和外定子铁心6-2上的定子齿的对称线是重合的。

优选地，左可调磁永磁单元包括第一转子铁心5-2、p个第一永磁体5-3和p个第二永磁体5-4；右可调磁永磁单元包括第二转子铁心5-10、p个第四永磁体5-8和p个第三永磁体5-11；