[发明专利]一种新型高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机及其调制方法

权利要求书

1.一种高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机，其特征在于：该电机由内向外依次包括内定子(1)，内转子(2)和外转子(3)，内定子(1)与内转子(2)之间、内转子(2)和外转子(3)均留有气隙；

所述内转子(2)中嵌有辐射状永磁体(4)，采用切向励磁，辐射状永磁体(4)的N极和S极沿着圆周交替排列；外转子(3)内表嵌多块表嵌式永磁体(5)，所述表嵌式永磁体(5)为单极性，其均采用对准圆心方向励磁；内定子(1)上交替排布着电枢齿(6)和容错齿(7)；电枢齿(6)和容错齿(7)上均匀排布着等尺寸的调制齿(8)；电枢齿上采用集中绕组方式绕着多对极的电枢绕组；内转子(2)，外转子(3)和调制齿(8)形成磁齿轮结构；内定子(1)和内转子(2)形成游标电机结构；内定子(1)和外转子(3)形成电机结构。

2.根据权利要求1所述的高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机，其特征在于：表嵌式永磁体(5)的弧度与辐射状永磁体(4)的弧度之比在7.8到8.8之间。

3.根据权利要求1所述的高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机，其特征在于：电枢绕组极对数P_a，内转子极对数P_i，外转子极对数P_o及调制齿数n_s满足以下关系式：P_a＝P_o，n_s＝P_a+P_i。

4.根据权利要求1所述的高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机，其特征在于：所述表嵌式永磁体(5)个数同电枢绕组的极对数相同；所述表嵌式永磁体(5)有9块，电枢绕组呈9对极集中绕在电枢齿上，采用五相绕组来增加电机的功率和电机的容错效果。

5.根据权利要求1所述的高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机，其特征在于：外转子(3)转速ω_o，内转子转速ω_i满足关系式：其中，P_i为内转子极对数，P_o为外转子极对数。

6.根据权利要求1所述的高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机，其特征在于：容错齿(7)上不绕绕组，将每相电枢绕组进行物理隔离。

7.根据权利要求1所述的高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机的调制方法，其特征在于：包括以下步骤：具有P_a对极的电枢绕组产生的磁场以速度Ω_s旋转时，磁场经过调制齿(8)调制后，在气隙中形成空间分布磁场，该磁场在半径为r，空间角度为θ处的磁感应强度径向分量B_r可表示为：

Br(r,θ)=Br0(r,θ)·λr(r,θ)=λr0(r)Σm=1,3,5...brm(r)cos(mp(θ-Ωrt)+mpθ0)+12Σm=1,3,5...Σj=1,2,3...λrj(r)brm(r)cos((mp+jns)(θ-(mpΩr+jnsΩs)(mp+jns)t)+mpθ0)+12Σm=1,3,5...Σj=1,2,3...λrj(r)brmcos((mp-jns)(θ-(mpΩr-jnsΩs)(mp-jns)t)+mpθ0)]]>

其中：b_rm是径向磁密分布的傅里叶系数，λrj是径向调制函数的傅里叶系数；t为时间变量；θ₀为初始空间相位角；从上式可以得出磁密分布空间谐波的极对数如下：

p_m,k＝|mp+kn_s|

m＝1,3,5...∞

k＝0,±1,±2,±3,...±∞

还可以求出磁密空间谐波的旋转角速度为：

Ωm,k=mpmp+knsΩr+knsmp+knsΩs]]>

电机的调制比为：

Gr=ns-PaPa=PiPa]]>

其中，电枢绕组极对数P_a，内转子极对数P_i，调制齿数n_s。