[发明专利]一种失磁容错的双定子电励磁双凸极电机及其方法

说明书

本发明公开了一种失磁容错的双定子电励磁双凸极电机及其方法，电机具有内、外两个同心式定子结构，中间为一个杯形转子。内、外两个同心式定子分别为开关磁阻电机定子结构和电励磁双凸极电机定子结构。本发明的突出特点是能有效利用转子内部和外部空间，通过双定子的结构增加一套内定子绕组，该绕组参考开关磁阻电机设计；两套绕组可同时工作也可独立控制，控制灵活多变。转子设有隔磁桥，主磁通经外定子、转子和内定子闭合，使电励磁双凸极电机在失磁故障时也可提供足够的磁阻转矩，实现电机的失磁容错运行。本发明所述双定子电励磁双凸极电机具有更高的转矩密度，尤其适合用作对可靠性要求较高的场合。

技术领域

本发明涉及高可靠性特种电机本体设计领域，尤其涉及一种失磁容错的双定子电励磁双凸极电机及其方法。

背景技术

双凸极电机是开关磁阻电机的新发展。上世纪90年代美国学者提出了永磁双凸极电机，电励磁双凸极电机正是在此基础上发展而来。电励磁双凸极电机转子结构简单、无绕组和永磁体，高温、高速运行能力强，以及定子上各相绕组在物理和电磁上独立，容错能力强、可靠性高的优点，又具有电励磁同步电机发电控制简单、控制电路可靠性高的优点，在航空航天、汽车舰船、风力发电等领域具有广阔的应用前景。

电励磁双凸极电机应用于航空航天、汽车舰船等领域，对电机的可靠性要求较高。稳定励磁是电励磁双凸极电机系统正常运行的前提条件，但目前针对电励磁双凸极电机的研究主要集中在电机正常运行时的本体设计和控制方法，容错运行的研究相对较少，励磁故障的研究尚较缺乏。

目前已有的技术中，双定子电励磁双凸极电机新结构的提出多围绕减小转矩脉动或电压脉动、提高电机功率密度等方面进行研究。中国发明专利：内外双定子双凸极无刷直流电机，申请号：200710020866.9，提出一种外定子、内定子、转子均为凸极结构的双定子电机，且转子向外侧的凸极齿与转子向内侧的凸极齿两两错开60°/4n机械角，内外侧的齿错开一定机械角，使所形成的内外两个双凸极电机电势波形或转矩波形错开相应合理的电角度，从而在电机发电工作状态下能有效减小输出直流电压的电压脉动值，在电动状态下能抑制输出转矩脉动值。中国发明专利：三相（6/4N/4N/6）k结构双定子双凸极电机，申请号：201110073792.1，提出了一种三相（6/4N/4N/6）k结构双定子双凸极电机，以充分地利用电机空间，提高电机功率密度。中国发明专利：一种内外双定子电励磁双凸极起动发电机，申请号：201210471608.3，提出了一种能有效利用转子内部和外部空间的双定子电励磁双凸极起动发电机，其单元电机为12/8/6极结构，电机外定子与转子为传统的6/4极单元电机极数匹配，外定子极弧系数为0.5。电机内定子与转子为6/8极单元电机极数匹配，内定子极弧系数为0.25。电机内外电枢绕组的相位差为60°电角度，可以实现较小的换相转矩脉动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种失磁容错的双定子电励磁双凸极电机及其方法，充分地利用电机空间，可实现电励磁双凸极电机的失磁容错运行，并提高电机转矩密度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种失磁容错的双定子电励磁双凸极电机，包含壳体、定子、转子、转轴、第一轴承、第二轴承、前端盖和后端盖；

所述定子包含内定子和外定子，所述内定子、外定子为同心式定子；电机的外定子极数为6N，转子极数为4N，内定子极数为6N, N为正整数；

所述壳体为两端开口的空心柱状体，且内壁呈圆柱状；所述前端盖、后端盖分别和所述壳体的两端固连；所述前端盖上设有供所述转轴穿出的通孔；

所述外定子包含外定子铁心、设置在外定子铁心上的A相、B相、C相三相外定子电枢绕组、以及在外定子铁心上跨三个定子极缠绕的励磁绕组；所述内定子包含内定子铁心、以及设置在内定子铁心上的D相、E相、F相三相内定子电枢绕组；所述外定子铁心、内定子铁心均为两端开口的空心圆柱体；