[发明专利]一种交替极转子表面形状优化的永磁容错游标轮缘推进电机

说明书

本发明公开了一种交替极转子表面形状优化的永磁容错游标轮缘推进电机，属于舰船、无人艇、水下机器人、潜艇和鱼雷等水面、水下航行器的电力推进系统领域，包括转子、螺旋桨和定子；转子包括磁化方向均为同向的永磁体、转子齿和转子轭；转子齿均匀分布在转子轭上，每相邻的两个转子齿之间形成转子槽；磁化方向均为同向的永磁体嵌入转子槽中；转子齿与磁化方向均为同向的永磁体表面均有形状弯曲；转子齿与磁化方向均为同向的永磁体最大厚度相等；螺旋桨固定在转子轭内表面；定子上设置有多个电枢齿、隔离齿、绕组槽和电枢绕组；电枢绕组为单层集中绕组；永磁容错游标电机与轮缘推进器相结合，构成永磁容错游标轮缘推进电机，提升了电机的电磁性能。

技术领域

本发明涉及舰船、无人艇、水下机器人、潜艇和鱼雷等水面、水下航行器的电力推进系统领域，尤其涉及一种交替极转子表面形状优化的永磁容错游标轮缘推进电机。

背景技术

CN107733106A一种集成电机推进器用永磁容错轮缘推进电机，属水下推进器用电机，本电机包括定子铁芯，定子槽，电枢齿，隔离齿，电枢绕组，大气隙，磁极保护套筒，磁极保护层，离心式永磁体，转子铁芯，焊接在转子铁芯内侧的螺旋桨。定子槽数为2km，其中k为正整数，m为电机相数，定子上有不等距电枢齿和隔离齿，转子极数为2k(m±1)。电机的特点是可以在电机绕组发生开路故障或短路故障后继续稳定地运行。相比于目前其它的集成电机推进器用电机，本发明首先提出了具有容错能力的轮缘推进电机，首次将永磁容错电机应用于水下航行器，有效地提高了船舶推进系统的可靠性。本发明所涉及的永磁容错轮缘推进电机具有转矩脉动小，容错性能强、结构相对简单，制造方便等特点。

CN101546931A一种集成推进器，属于水面或水下运行设备或装置的推进技术领域。它包括多相永磁电机、螺旋桨和导管；所述的导管与多相永磁电机定子集成，其导管分为三段，导管前段、导管中段、导管后段通过螺钉连接形成一个中间有导管凹槽的整体导管，导管中段作为多相永磁电机机座，包括定子铁芯和定子绕组的电机定子安装在机座内；所述的螺旋桨与多相永磁电机转子集成，其螺旋桨是一种固定螺距多叶桨，该螺旋桨的外圆有端环，端环外壁开有“凹”型槽口，永磁电机转子的永磁体和形成磁路的转子背铁嵌入端环外壁的“凹”型槽口内与螺旋桨融合为一个整体。本发明集成推进器优点在于：空间利用率高，无需联结轴和支撑轴，装配技术简单，建造和维修方便，降低了螺旋桨运行的振动和噪声。

CN102710078A容错式永磁游标电机，包括同轴的内定子和外转子,永磁体沿圆周方向固定贴于外转子的内表面上,永磁体的充磁方向为径向且N极和S极交替排列,内定子圆周上布置彼此相交错的10个电枢齿和10个容错齿,电枢齿上绕有单层集中电枢绕组,径向相对两电枢齿上的集中电枢绕组串联成一相,电枢绕组为五相绕组；电枢齿的齿宽和容错齿的齿宽不相等,在电枢齿和容错齿的齿顶上设有沿圆周方向上均匀分布的40个调制极；在大幅度提高了转矩密度的同时保留并加强了容错性能,有助于减小电机体积,提高电机可靠性和带故障运行能力。

目前轮缘推进电机大多采用永磁容错电机，永磁容错电机在低速大转矩输出时槽数极数较多，降低了定子铁心和电枢绕组的利用率。永磁容错游标电机的优点是低速大转矩输出，槽数较少，低速时定子铁心利用率高，转矩脉动小，可以将永磁容错游标电机与轮缘推进器相结合，构成永磁容错游标轮缘推进电机，实现低速大转矩输出和直驱的功能，进一步提高船舶推进系统的可靠性。但是永磁容错游标轮缘推进电机永磁体极对数过多，成本较高，极间漏磁严重，永磁体利用率不高，电机电磁性能下降，采用传统交替极转子，由于永磁体表面和转子齿表面均没有表面形状，其反电动势正弦度相对不高，电磁转矩脉动相对较大。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种交替极转子表面形状优化的永磁容错游标轮缘推进电机，包括转子、螺旋桨和定子；

所述转子包括磁化方向均为同向的永磁体、转子齿和转子轭；

所述转子齿均匀分布在转子轭上，每相邻的两个转子齿之间形成转子槽；