[发明专利]具有高磁隔离能力的轴向磁通模块化多相电机

说明书

技术领域

本发明涉及具有高磁隔离能力的轴向磁通模块化多相电机，属于电机领域。

背景技术

多相永磁同步电机由于相数冗余，具有容错运行能力，适用于多电飞机、纯电动车、电力推进舰船等对驱动电机可靠性要求较高的应用场合。采用分布式绕组或普通分数槽集中绕组结构的多相永磁同步电机，都存在相间磁耦合较大的缺点。当电机一相绕组发生短路故障时，由于绕组间存在磁耦合，短路相绕组产生的磁通会在剩余相绕组中感生反电势，影响剩余相绕组的控制效果，增加了容错控制的难度。另一方面，大多数采用分布式绕组或普通分数槽集中绕组结构的多相永磁同步电机，某一相绕组在空间上分散分布，不利于进行故障隔离以及设计成模块化结构。

发明内容

本发明目的是为了解决现有多相永磁同步电机的一相绕组短路时，容错控制难度大；由于绕组空间分散分布，导致不利于进行故障隔离以及设计成模块化结构的问题，提供了一种具有高磁隔离能力的轴向磁通模块化多相电机。

本发明所述具有高磁隔离能力的轴向磁通模块化多相电机，它包括两个模块化定子、盘式转子、机壳和主轴，两个模块化定子和盘式转子设置在机壳内部；一个模块化定子、盘式转子和另一个模块化定子依次沿轴向设置在主轴上；两个模块化定子和盘式转子之间沿轴向方向均有气隙，所述气隙长度为L；

每个模块化定子包括N个相同的定子模块，所述N个相同的定子模块拼接成一个圆盘形；每个定子模块包括定子铁心、五个定子齿和两个集中绕制绕组；定子铁心上设置五个定子齿；所述五个定子齿所在扇面夹角沿圆周依次为[360×(0.065±0.01)/N]°、[360×(0.35±0.01)/N]°、[360×(0.13±0.01)/N]°、[360×(0.35±0.01)/N]°和[360×(0.065±0.01)/N]°，

在扇面角度为[360×(0.35±0.01)/N]°的两个定子齿上各绕制一个集中绕制绕组，两个集中绕制绕组的缠绕方向相反；

盘式转子包括转子铁心和4N±4块永磁体，在转子铁心的任一侧圆盘面上均设置2N±2块永磁体，所述一侧圆盘面上沿圆周方向设置的2N±2块永磁体充磁方向交替相反，且两侧圆盘面相同位置的永磁体充磁方向相反，所有永磁体均沿轴向充磁，永磁体采用钕铁硼永磁材料构成；

其中：N为大于或等于3的自然数。

本发明的优点：本发明公开一种具有高磁隔离能力的轴向磁通模块化多相电机，采用轴向磁通结构，可以有效提高电机的功率密度。每相采用相邻的两个集中绕组线圈排布，达到了较好的磁隔离效果，减小了故障相对剩余相的影响。另外，定子采用模块化设计，方便大规模加工制造，并可以在某一模块发生故障的情况下进行替换，降低维护、维修成本。该电机是一种可靠性高、功率密度大、制造维护成本低廉的多相电机本体结构方案。

附图说明

图1是本发明所述具有高磁隔离能力的轴向磁通模块化多相电机的结构示意图，此图为六相电机；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是定子模块的结构示意图；

图4是定子模块中绕组展开图；

图5是图3的C-C剖视图；

图6是盘式转子结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是图1的B-B剖视图；

图9是一个定子模块绕组通电时磁通路径图；

图10是所有绕组通电时气隙磁密图；

图11是所有绕组通电时谐波分布图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述具有高磁隔离能力的轴向磁通模块化多相电机，它包括两个模块化定子1、盘式转子2、机壳3和主轴11，两个模块化定子1和盘式转子2设置在机壳3内部；一个模块化定子1、盘式转子2和另一个模块化定子1依次沿轴向设置在主轴11上；两个模块化定子1和盘式转子2之间沿轴向方向均有气隙，所述气隙长度为L；

每个模块化定子1包括N个相同的定子模块，所述N个相同的定子模块拼接成一个圆盘形；每个定子模块包括定子铁心4、五个定子齿5和两个集中绕制绕组6；定子铁心4上设置五个定子齿5；所述五个定子齿5所在扇面夹角沿圆周依次为[360×(0.065±0.01)/N]°、[360×(0.35±0.01)/N]°、[360×(0.13±0.01)/N]°、[360×(0.35±0.01)/N]°和[360×(0.065±0.01)/N]°，