[发明专利]一种双通道开关磁阻容错电机

说明书

本发明公开了一种双通道开关磁阻容错电机，包括同心嵌套的外定子铁心（1）、转子铁心（3）、内定子铁心（6），所述外定子铁心（1）的圆周内壁上等间隔地设置有内凸的主绕组极（2）且每个主绕组极（2）上各设有一套主绕组（8），所述转子铁心（3）的圆周内、外壁上分别等间隔地设置有无绕组的转子内凸极（5）和转子外凸极（4），所述内定子铁心（6）的圆周外壁上等间隔地设置有外凸的次绕组极（7）且每个次绕组极（7）上各设有一套次绕组（9）；所述转子外凸极（4）的极弧宽度等于主绕组极（3）的极弧宽度且转子内凸极（5）的极弧宽度等于次绕组极（7）的极弧宽度。本发明的结构简单紧凑，能够提高电机运行的可靠性和容错性。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体地说是一种能双通道运行、提高电机运行的可靠性和容错性的双通道磁悬浮开关磁阻容错电机。

背景技术

开关磁阻电机发源于英国，具有两个基本特征：一是开关性，即电机必须工作在一种连续的开关模式状态下，这也是在各种新型功率半导体器件获得发展后这种电机才得以发展的主要原因；二是磁阻性，它是真正的磁阻电机，定、转子都是凸极结构，具有可变的磁阻回路。

开关磁阻电机依靠绕组自感变化产生的磁阻转矩驱动转子。开关磁阻电机具备制造简单呢、成本低、结构坚固、容错性能好、易于散热、适宜高速运行等优点，随着稀土永磁材料的剧烈价格波动，其在工业驱动、电气调速、电动汽车、家用电器、纺织机械等领域中已显示出强大的竞争力与广阔的应用前景。

随着电机应用领域的不断拓展，人们对电机工作可靠性及安全性提出了更高的要求。当电机发生故障时，应尽可能地避免立即停机维修，而是让其在故障情况下继续维持工作，为系统中其他设备的可靠停机预留时间。因此，电机的容错运行技术研究对于提高系统可靠性具有重要意义。

对于开关磁阻电机的容错运行，总体上有调整控制策略和拓扑结构两种思路。

文献1(李雷军，丁春芳.开关磁阻电机缺相运行特性的研究[J].微电机，2005，38(2)：27～30.)以开关磁阻电机的缺相故障为研究对象，结合实验结果验证了普通开关磁阻电机发生缺相故障时可以通过降额使用以维持运行。文献2(郑易，王磊静.开关磁阻电机绕组短路故障的检测与研究[J].电气传动，2008，38(11)：72～76.)指出短路造成电机转矩缺失并需要增大转矩电流以维持电机正常运行的结论。以上是从策略方面进行的有关容错控制研究。

针对开关磁阻容错电机，目前报道的文献主要集中在通过嵌入永磁体改变磁力线路径增强相绕组之间的独立性，采取冗余绕组代替故障绕组实现容错运行，以及定转子模块化使电机磁路变为短磁路减少对其他相的影响。以上从电机设计角度可以提高电机本体的容错能力，但所设计的电机通常为特殊结构，需要引入新的控制策略，通用性较差。因此如何通过优化开关磁阻电机拓扑结构，使其在尽量不增加其结构特殊性的同时提高实际运行的可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能双通道运行、提高电机运行的可靠性和容错性的双通道磁悬浮开关磁阻容错电机。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种双通道开关磁阻容错电机，包括从外至内依次同心嵌套的外定子铁心、转子铁心、内定子铁心，其特征在于：所述外定子铁心的圆周内壁上等间隔地设置有内凸的主绕组极且每个主绕组极上各设有一套主绕组，所述转子铁心的圆周内、外壁上分别等间隔地设置有无绕组的转子内凸极和转子外凸极，所述内定子铁心的圆周外壁上等间隔地设置有外凸的次绕组极且每个次绕组极上各设有一套次绕组；所述转子外凸极的极弧宽度等于主绕组极的极弧宽度且转子内凸极的极弧宽度等于次绕组极的极弧宽度；上述结构构成共用转子铁心的一内转子单绕组磁悬浮开关磁阻电机和一外转子单绕组磁悬浮开关磁阻电机。

要使得该电机具有自启动能力，则主绕组至少分为三相，采用单相轮流导通模式以提供电磁转矩。

同一相的主绕组依次串接构成一相。