[发明专利]模块化多相交流容错电机

说明书

一种模块化多相交流容错电机，属于电机容错技术领域。本发明针对现有模块化容错电机在绕组故障状态下无法实现磁、热及物理真正隔离的问题。包括转子和定子，转子与定子之间为气隙；所述定子包括沿圆周方向均匀分布的2k个定子模块；相邻定子模块之间设置隔离齿；每个定子模块包括均匀连续排列的jm个定子齿，m≥3；每个定子齿上缠绕一个线圈；所有定子齿上的线圈构成m相绕组；所述转子包括永磁体磁轭和永磁体，永磁体设置在永磁体磁轭上，永磁体个数与转子极数相对应；所述转子极数2P＝2k(jm‑1)+2i，或2P＝2k(jm‑3)+2i，其中j为奇数；或者转子极数2P＝2k(jm‑2)+2i，其中j为偶数；其中i为正整数，P为电机的极对数。本发明通过极槽结构配合实现电机的电、磁、热及物理隔离。

技术领域

本发明涉及模块化多相交流容错电机，属于电机容错技术领域。

背景技术

近些年，由于永磁同步电机具有转矩密度高、功率密度高和效率高等优点，已被广泛应用于家电、电动汽车、风力发电和航空航天等众多领域。而安全性和可靠性要求较高的应用场合，对永磁同步电机提出了具有容错能力这一要求，即，电机发生某种故障后，仍然能以一定的性能安全运行，并防止故障影响进一步扩大。现有技术一般是通过提高电机相数和采用单层绕组来提高电机的容错性能。其中采用单层绕组或增加额外的容错齿是实现绕组物理隔离的重要手段，但是会对电机电磁性能造成较大损失。如单层绕组谐波含量丰富，会引起额外转子涡流损耗；增加容错齿改变定子齿槽结构导致定子槽面积减小，转矩密度降低，也会增加额外的加工成本。提高电机相数，如采用五相、七相或双三相结构，可以增加电机控制的冗余度，在电机发生故障如一相断路后，仍然有足够的相数自由度保证电机的运行，为故障处理争取时间，这种方法虽然可以保证故障后电机继续运行，但绕组间仍然有耦合，不能实现电磁隔离。

模块化容错电机是在传统多相交流电机的基础上加以改进，把原来一个定子圆周空间内的多相绕组划分成若干个单元，每个模块多相绕组单元配备独立的驱动控制系统，独立受控。现有的24槽16极模块化三相绕组永磁同步电机拓扑如图1所示。这种电机在正常工作状态下，可实现模块化驱动与控制；但在绕组故障状态下，各单元模块之间存在磁耦合和热耦合，不能真正实现磁、热及物理隔离。

发明内容

针对现有模块化容错电机在绕组故障状态下，由于各模块之间的磁耦合和热耦合而无法实现磁、热及物理真正隔离的问题，本发明提供一种模块化多相交流容错电机。

本发明的一种模块化多相交流容错电机，包括转子和定子，转子与定子之间为气隙；所述定子包括沿圆周方向均匀分布的2k个定子模块，所述k为正整数；相邻定子模块之间设置隔离齿；

每个定子模块包括均匀连续排列的jm个定子齿，其中j为正整数，m为电机的相数，m≥3；每个定子齿上缠绕一个线圈；所有定子齿上的线圈构成m相绕组；

所述转子包括永磁体磁轭和永磁体，永磁体设置在永磁体磁轭上，永磁体个数与转子极数相对应；

所述转子极数2P＝2k(jm-1)+2i，或2P＝2k(jm-3)+2i，其中j为奇数；或者转子极数2P＝2k(jm-2)+2i，其中j为偶数；其中i为正整数，P为电机的极对数。

根据本发明的模块化多相交流容错电机，相邻定子模块之间隔离齿的个数包括1个或2个。

根据本发明的模块化多相交流容错电机，所述隔离齿与定子齿的齿宽和齿高至少其一不等。

根据本发明的模块化多相交流容错电机，所述隔离齿两侧的隔离槽与相邻定子齿之间的定子槽的槽宽不等。

根据本发明的模块化多相交流容错电机，所述隔离齿上设置故障检测线圈。

根据本发明的模块化多相交流容错电机，每个定子模块对应配置一个用于驱动的逆变器。