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.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105958762A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610266925.X(22)申请日2016.04.26(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人朱旭辉赵文祥吉敬华朱剑顾陈瑜马安琪(51)Int.Cl.H02K16/02(2006.01)H02K21/22(2006.01)H02K1/27(2006.01)H02K1/14(2006.01)H02P21/28(2016.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称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(57)摘要本发明公开了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，电机结构包括同轴的定子，内转子和外转子，内转子永磁体选择辐射状排布方式，充磁方向为切向且N极和S极交替排列；外转子永磁体采用表嵌式，充磁方向均指向圆心；定子上交替排布10个较细的容错齿和10个较粗的电枢齿；每个容错齿和电枢齿顶部开有虚槽，形成两个虚齿；电枢绕组采用单层集中绕组方式。本发明利用游标电机，磁齿轮及容错性能的结合，在游标电机的基础上进一步增加电机转矩输出能力，达到电机的更高效利用；此电机带有容错性能，保障电机能可靠运行；结构中带有磁齿轮，能大幅提升电机功率因数。使用本发明可以增加电机运行的可靠性，具有较大的应用前景。CN105958762ACN105958762A权利要求书1/2页1.一种新型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；内转子(2)和外转子(3)之间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)形成常规电机结构。2.根据权利要求1所述的新型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所述的新型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Pa，内转子极对数Pi，外转子极对数Po及调制齿数ns满足以下关系式：Pa＝Po，ns＝Pa+Pi。4.根据权利要求1所述的新型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所述的新型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ωo，内转子转速ωi满足关系式：其中，Pi为内转子极对数，Po为外转子极对数。6.根据权利要求1所述的新型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，将每相绕组进行物理隔离。7.根据权利要求1所述的新型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Pa对极的电枢绕组产生的磁场以速度Ωs旋转时，磁场经过调制极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Br可表示为：其中：brm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θ0pm，k＝|mp+kns|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：2CN105958762A权利要求书2/2页电机的调制比为：其中，电枢绕组极对数Pa，内转子极对数Pi，调制齿数ns。3CN105958762A说明书1/6页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技术领域[0001]本发明涉及电工、电机设计及控制和电动汽车领域，尤其涉及五相高转矩密度高功率因数容错永磁游标电机。背景技术[0002]随着不可再生能源的不断消耗，电动汽车的研发越来越受到大家的关注，而电机作为电动汽车的驱动装置，其性能直接影响电动汽车的研制与发展，因此电机成为了电动汽车能否应用于实际的关键因素。[0003]相比于传统的电励磁电机和永磁无刷直流电机，永磁无刷交流电机具有高转矩输