CN101409491A - 用于缺相容错的12/8结构开关磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种用于缺相容错的12/8结构开关磁阻电机，属开关磁阻电机。本发明包括定子、无绕组转子和功率变换器主电路，功率变换器主电路由六相不对称半桥电路、电源和储能电容构成，把相差90度或180度机械角的两个定子凸极上的两个绕组串联或并联构成一相绕组，每一相绕组与功率变换器主电路中相对应的一相不对称半桥电路连接，在各相绕组自感的上升期通以电流。这样通过改变绕组连接方式，使得电机在缺相运行时的输出平均转矩比正常三相接线方式缺相运行时的输出平均转矩增加，输出转矩脉动减小，提高了电机系统缺相容错能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于缺相容错的12/8结构开关磁阻电机，属开关磁阻电机。
背景技术
开关磁阻电机是多相结构电机，相间耦合弱，在发生缺相故障时，电机允许缺相容错运行工作。12/8结构开关磁阻电机为三相电机，缺一相运行时，由于此相不再出力，在激励条件不变时，输出平均转矩约为正常工作时的2/3；缺两相时，输出平均转矩约为正常工作时的1/3。其缺相运行时存在的主要困难是电机难以起动，缺相运转后，其输出平均转矩必然降低，同时转矩脉动必然变大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种用于缺相容错运行性能好的12/8结构开关磁阻电机。
本发明用于缺相容错的12/8结构开关磁阻电机包括定子、无绕组转子和功率变换器主电路，功率变换器主电路由六相不对称半桥电路、电源和储能电容构成，其特征在于把相差90度或180度机械角的两个定子凸极上的两个绕组串联或并联构成一相绕组，每一相绕组与功率变换器主电路中相对应的一相不对称半桥电路连接。
本发明用于缺相容错的12/8结构开关磁阻电机，与现有技术相比，通过改变电机的绕组连接方式，使得电机在缺相运行时的输出平均转矩比正常三相接线方式时缺相运行时的输出平均转矩增加，缺相运行时的输出转矩脉动比正常三相接线方式时缺相运行时的输出转矩脉动减小，提高了系统的缺相容错能力，很好保障了系统的稳定性和可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明具体实施方式进行详细说明。
图1：(a)本发明实施例开关磁阻电机轴向截面图，
(b)本发明实施例开关磁阻电机功率变换器主电路原理图；
图2：本发明实施例1开关磁阻电机定子绕组接线方式；
图3：本发明实施例2开关磁阻电机定子绕组接线方式；
图4：电机正常运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图；
图5：电机绕组正常三相接法缺第一相绕组A运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图；
图6：本发明实施例1电机缺第一相绕组A1运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图；
图7：电机绕组正常三相接法缺第一相绕组A和第二相绕组B运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图；
图8：本发明实施例1电机缺第一相绕组A1、第四相绕组A2运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图。
具体实施方式
图1所示为12/8结构开关磁阻电机包括定子、无绕组转子和功率变换器主电路，功率变换器主电路由六相不对称半桥电路、电源和储能电容构成，定子凸极上绕有集中绕组。
实施例1：如图2所示，第一定子凸极a1、第七定子凸极a3下的绕组串联构成第一相绕组A1；第四定子凸极a2、第十定子凸极a4下的绕组串联构成第四相绕组A2；第二定子凸极b1、第八定子凸极b3下的绕组串联构成第二相绕组B1；第五定子凸极b2、第十一定子凸极b4下的绕组串联构成第五相绕组B2；第三定子凸极c1、第九定子凸极c3下的绕组串联构成第三相绕组C1；第六定子凸极c2、第十二定子凸极c4下的绕组串联构成第六相绕组C2。如图1(b)所示，第一相绕组A1与第一相不对称半桥电路连接，第二相绕组B1与第二相不对称半桥电路连接，第三相绕组C1与第三相不对称半桥电路连接，第四相绕组A2与第四相不对称半桥电路连接，第五相绕组B2与第五相不对称半桥电路连接，第六相绕组C2与第六相不对称半桥电路连接。
实施例2：如图3所示，第一定子凸极a1、第四定子凸极a2下的绕组串联构成第一相绕组A1；第七定子凸极a3、第十定子凸极a4下的绕组串联构成第四相绕组A2；第二定子凸极b1、第五定子凸极b2下的绕组串联构成第二相绕组B1；第八定子凸极b3、第十一定子凸极b4下的绕组串联构成第五相绕组B2；第三定子凸极c1、第六定子凸极c2下的绕组串联构成第三相绕组C1；第九定子凸极c3、第十二定子凸极c4下的绕组串联构成第六相绕组C2。如图1(b)所示，第一相绕组A1与第一相不对称半桥电路连接，第二相绕组B1与第二相不对称半桥电路连接，第三相绕组C1与第三相不对称半桥电路连接，第四相绕组A2与第四相不对称半桥电路连接，第五相绕组B2与第五相不对称半桥电路连接，第六相绕组C2与第六相不对称半桥电路连接。
整个电机共有六相绕组，每一相绕组通过不对称半桥功率变换器相对应的一相电路连接工作。作电动机运行时，在各相绕组自感的上升期通以电流，当一相发生故障时，此相不再出力，其他相正常工作，此时共有5相正常工作，在激励条件不变的情况下，输出平均转矩约为正常工作时平均转矩的5/6；当任两相发生故障时，此两相不再出力，其他相正常工作，此时共有4相正常工作，在其他条件不变的情况下，输出平均转矩约为正常工作时平均转矩的4/6；
而对于普通12/8结构的三相开关磁阻电机，当任一相发生缺相故障时，此相不再出力，输出平均转矩约为正常工作时平均转矩的2/3。当任两相发生故障时，此两相不再出力，输出平均转矩约为正常工作时输出平均转矩的1/3。
利用JAMG软件建立12/8结构开关磁阻电机场路耦合的有限元模型，同等激励条件下，仿真系统在正常运行和缺相运行时的转矩特性。
图4为电机正常运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图，图中虚线表示平均输出转矩，为1.74Nm。
图5为电机绕组正常三相接法时缺第一相绕组A运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图，图中虚线表示平均输出转矩，为1.12Nm。
图6为本发明12/8结构开关磁阻电机实施例1缺第一相绕组A1时的输出转矩，图中虚线表示平均输出转矩，为1.42Nm。
对比图5和图6可知，本发明12/8结构开关磁阻电机实施例1缺一相运行时的平均输出转矩比三相连接时的缺一相运行的平均输出转矩增加，而输出转矩脉动减小。本发明12/8结构开关磁阻电机实施例2缺一相时运行原理同实施例1。
图7为电机绕组正常三相接法时缺第一相绕组A和第二相绕组B运行时的瞬时转矩和平均转矩仿真结果图，图中虚线表示平均输出转矩，为0.504Nm。
图8为本发明12/8结构开关磁阻电机实施例1缺第一相绕组A1、第四相绕组A2时的输出转矩。图中虚线表示平均输出转矩，为1.16Nm。
对比图7和图8可知，本发明12/8结构开关磁阻电机实施例1缺两相运行时的平均输出转矩比三相连接时的缺两相运行的平均输出转矩增加，而输出转矩脉动减小。本发明12/8结构开关磁阻电机实施例2缺两相时运行原理同实施例1。
Claims (1)
1.一种用于缺相容错的12/8结构开关磁阻电机包括定子、无绕组转子和功率变换器主电路，功率变换器主电路由六相不对称半桥电路、电源和储能电容构成，其特征在于把相差90度或180度机械角的两个定子凸极上的两个绕组串联或并联构成一相绕组，每一相绕组与功率变换器主电路中相对应的一相不对称半桥电路连接。
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