CN107742930A - 双y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机 - Google Patents

双y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，定子铁心上放置两套相互独立的三相对称绕组，三相对称绕组对应相之间一次电动势相位差30°电角度，这两套绕组由两个控制器单独供电，两套绕组可以同时工作，也可以分别单独工作。各相绕组的各个线圈为集中绕组，绕组端部不重叠，而且通过设置小齿以及再在小齿两侧放置耐高温的绝热材料，不仅将各相绕组从电气角度上隔离开，而且使得相绕组之间的与端部漏磁场对应的漏互感极小，也没有槽互漏电感，同时还使得各相绕组间的热耦合很低。电枢反应磁场对应的各相绕组之间互感极小，可以近似认为各相之间无电磁耦合。双余度运行时电机内部电枢反应磁动势谐波分量低。

Description

双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机
技术领域
本发明涉及一种双余度永磁同步电动机。特别是涉及一种2Y相移30°各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机。
背景技术
永磁同步电动机具有许多优点，在不允许停机运行的电驱动系统中，使用双余度永磁同步电动机可以提高系统的可靠性。目前，双余度永磁同步电动机一般均采用包括并联和串联两种结构形式。其中，串联结构双余度永磁同步电动机是将两套独立的定子和转子共轴安装，其体积和重量较大，余度间难以协调控制。并联结构双余度永磁同步电动机是在同一个电机定子铁心上设置两套电枢绕组，两套电枢绕组共用一套永磁转子和位置传感器；两套定子绕组采用两套逆变器供电。并联结构双余度永磁同步电动机虽然解决了体积和重量偏大的问题，但是有的并联结构双余度永磁同步电动机两套绕组间还存在电磁耦合；有的并联结构双余度永磁同步电动机两套绕组间虽然尽管消除了电磁耦合，但是双Y无相移的各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机双余度运行时电枢反应磁动势的谐波分量高，其性能还有待进一步提升。
发明内容
针对现有技术，本发明提供一种能够使余度电机的可靠性和运行性能得到进一步提高的双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，包括由电机轴，固定在电机轴上的转子铁心以及粘贴在转子铁心外周的永磁体构成的转子组件，以及位于转子组件外周的由定子铁心和定子绕组构成的定子组件，电机相数为6，按30°电角度分相，所述的定子铁心上形成有齿宽相同的Z0＝24k(k＝1,2,…)个大齿和等间距分布的12个齿宽相同的小齿，并且，两个相邻的小齿之间有Z0/12个大齿，且小齿的齿宽小于大齿的齿宽，所述的转子组件周向上有2p0个N、S永磁磁极依次相间均匀布置，p0为奇数，Z0与p0之间无公约数，且满足Z0＝2p0±2关系，所述的每一个小齿的两侧都分别设有一个第一类定子槽，在每个小齿两侧的第一类定子槽中紧贴小齿设置有耐高温的绝热材料，两个相邻的大齿之间设有(Z0-12)/12个第二类定子槽，所述的第一类定子槽的面积大于所述的第二类定子槽面积的二分之一，Z0个大齿的每一个大齿上绕制一个多匝线圈，两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上按照相同的绕制方向绕制Z0/12个线圈；所有线圈的绕制方向一样，每个线圈都有一个首端和一个尾端，所述的两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上绕制的Z0/12个线圈在定子铁心圆周上沿逆时针方向前后线圈的首端和尾端之间按照尾接尾、首接首、……、尾接尾、首接首的规律形成1条相绕组支路，共连接成12条相绕组支路，按照逆时针方向将这12条相绕组支路的首端-尾端对应的相绕组支路的首端尾端命名规律是：首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端、首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端、首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端，且各个相绕组支路之间的互感为零；当Z0>2p0时，所述的12条相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°电角度；当Z0<2p0时，所述的12个相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°电角度；所述的12条相绕组支路中电动势大小和相位都相同的2条相绕组支路是两两并联或者是两两串联后组成6个相绕组，所述的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位互差120°的3个相绕组按照Y接成1套三相对称绕组，共连接成2套Y接三相对称绕组，且各相绕组之间的互感为零，2个Y接星点不连接，2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，从而由上述2套Y接三相对称绕组构成了双Y相移30°三相对称绕组，所述2套Y接相移30°三相对称绕组由2个逆变器单独供电。
本发明电动机正常情况下，两套Y接相移30°三相对称绕组同时工作双余度运行，当某一套Y接三相绕组出现故障时，发生故障的套这一套Y接三相绕组停止供电，而未发生故障的另一套Y接三相绕组继续供电单余度运行。
本发明双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，是一种相数m为6、按30°电角度分相、定子大齿数Z0与永磁转子极数2p0间满足Z0＝2p0±2关系的分数槽集中绕组电动机，由于各个线圈为集中绕组，绕组端部不重叠，而且通过设置小齿以及再在小齿两侧放置耐高温的绝热材料，不仅将各相绕组支路从电气角度上隔离开，而且使得相绕组支路之间与端部漏磁场对应的漏互感极小，也没有槽互漏电感，同时还使得各相绕组支路之间的热耦合很低；由于两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上绕制的Z0/12个线圈在定子铁心圆周上沿逆时针方向前后线圈之间按照尾接尾、首接首、尾接尾、…的规律串联形成1条相绕组支路，即所述的两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上绕制的Z0/12个线圈在定子铁心圆周上沿逆时针方向前后线圈之间按照正向串联、反向串联、正向串联、反向串联、…的规律串联形成1条相绕组支路，共能连接成12条相绕组支路，若磁路不饱和，则任意某相线圈正常工作时以及故障时所产生电枢反应磁场在其他各个相绕组支路组中正反串联的偶数个线圈中感应的电枢反应电动势之和为零，各条相绕组支路组之间的互感为零，即使磁路饱和，任意某相线圈正常工作时以及故障时所产生电枢反应磁场在其他各个相绕组支路组中正反串联的偶数个线圈中感应的电枢反应电动势也绝大部分都抵消掉了，因此各条相绕组支路之间的互感也极小，可以近似认为各条相绕组支路之间无电磁耦合。将12条相绕组支路中电动势大小和相位都相同的2条相绕组支路可以两两并联或者两两串联后组成6个相绕组，6个相绕组中永磁电动势大小相等相位互差120°的3个相绕组能够Y接成1套三相对称绕组，共能连接成2套Y接三相对称绕组，而且各相绕组之间的互感也为零，2个Y接星点不连接，2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，所述2套Y接三相对称绕组由2台逆变器单独供电，当两套Y接三相对称绕组同时工作双余度运行时，2台逆变器的电流也相移30°，两套Y接三相对称绕组电枢反应仅产生极对数为|12k±1|(其中k＝0,1,2，…)磁动势，相对于Y接无相移的三相对称绕组同时工作上双余度运行时电枢反应产生极对数为|6k±1|(其中k＝0,1,2，…)的磁动势而言，前者电机内部的谐波磁动势分量小，电机性能更好一些。而且当出现其中一相绕组支路出现短路现象，该相绕组支路所在的那套三相对称绕组停止工作，永磁磁场在该短路绕组中感应出的电动势产生的短路电流几乎对另一套正常工作的三相对称绕组没有电磁影响，热影响也不高，双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机的可靠性更高。
附图说明
图1是本发明双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机结构示意图；
图2是本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机剖面图；
图3是本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机槽电动势星形图；
图4是本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机槽电动势分相结果图；
图5-1是本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机剖面定子绕组连接示意图；
图5-2是图5-1所示定子绕组连接左部分局部放大图；
图5-3是图5-1所示定子绕组连接右部分局部放大图；
图6-1是本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机定子绕组平面展开图；
图6-2是图6-1所示定子绕组平面展开的左部分局部放大图；
图6-3是图6-1所示定子绕组平面展开的右部分局部放大图；
图7是本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机定子绕组每相一条并联支路连接图；
图8是本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机定子绕组每相二条并联支路连接图；
图9是本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机定子双Y接绕组轴线空间电角度关系图；
图10是本发明实施例24槽26极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机槽电动势星形图；
图11是本发明实施例24槽26极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机槽电动势分相结果图；
图12-1是本发明实施例24槽26极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机剖面定子绕组连接示意图；
图12-2是图12-1所示定子绕组连接的左部分局部放大图；
图12-3是图12-1所示定子绕组连接的右部分局部放大图；
图13-1是本发明实施例24槽26极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机定子绕组平面展开图；
图13-2是图13-1所示定子绕组平面展开的左部分局部放大图；
图13-3是图13-1所示定子绕组平面展开的右部分局部放大图。
图中：
25-电机轴，26-轴承，27-前端盖，28-固定螺栓，29-接线盒，30-机座，31-定子绕组，32-定子铁心，33-转子铁心，34-永磁体，35-后端盖，36-位置传感器，37-大齿，38-小齿，39-第一类定子槽，40：第二类定子槽，41-绝热材料。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机做出详细说明。
本发明双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，主要是通过选择好六相永磁同步电动机定子上的大齿个数Z0(每个大齿上绕制多匝线圈)与永磁转子极对数p0之间的配合，电机相数为6，Z0为偶数，p0为奇数，Z0与p0之间无公约数，且存在Z0＝2p0±2的关系；并且在定子铁心上安排有12个小齿，12个小齿两侧共有24个小槽，Z0个大齿之间有(Z0-12)个大槽，相邻两小齿之间的Z0/12个大齿，大齿齿宽相同，小齿齿宽相同，小齿的齿宽远远小于大齿齿宽。在每个小齿的两侧(在小槽中)还分别设置有耐高温的绝热材料。Z0个大齿的每一个大齿上绕制一个多匝线圈，两个相邻小齿之间的Z0/12个大齿上绕制Z0/12个线圈，所有线圈的绕制方向一样，每个线圈都有一个首端和一个尾端，Z0/12个线圈沿逆时针方法按照正向串联、反向串联、……、正向串联、反向串联的规律依次串联成1条相绕组支路，即Z0/12个线圈沿逆时针方法按照尾接尾、首接首、……、尾接尾、首接首的规律依次串联成1条相绕组支路，总共能够串联成12条相绕组支路。
满足上述关系，并以Z0/(2p0)来表示时，Z0/(2p0)为24/22、24/26，48/46、48/50，……的一系列电机，都可以构成双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机。
如图1和图2所示，以24槽22极为实施例描述本发明提出的双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，其结构为：包括机座30、转子组件和位于转子组件外周的定子组件，所述转子组件由电机轴25、固定在电机轴25上的转子铁心33以及粘贴在转子铁心33外周的永磁体34构成，所述定子组件由位于转子组件外周的定子铁心32和定子绕组31构成，其结构形式与其他永磁同步电动机的转子相同，即可以采用表贴式、插入式或内埋式。所述机座30的两端通过固定螺栓28固定有前端盖27和后端盖35，所述前端盖27和后端盖35与电机轴25之间均设有轴承26，所述电机轴25的一端设有位置传感器36，位置传感器36的安装和运行方式与传统永磁同步电动机相同。所述机座30上设有接线盒29。
在本发明中，电机相数为6，所述的定子铁心32上形成有齿宽相同的24个大齿37和等间距分布的12个齿宽相同的小齿38，并且，两个相邻的小齿38之间有2个大齿37，其中，Z0＝24为偶数，且小齿38的齿宽远远小于大齿37齿宽。所述的转子组件有p0＝11对永磁极，p0为奇数，Z0与p0之间无公约数，且Z0＝2p0±2，所述的每一个小齿38的两侧都分别各设有一个面积较小的第一类定子槽39，12个小齿38共设有24个面积较小的第一类定子槽39，在每个小齿38的两侧还分别设置有耐高温的绝热材料41，两个相邻的大齿37之间设有面积较大的第二类定子槽40，所述的定子铁心32上共设置有12个第二类定子槽40。所述的第一类定子槽39的面积比第二类定子槽40的面积的二分之一略大一些，所述的每个第一类定子槽39内有1个线圈边，每个第二类定子槽40内有2个线圈边。24个大齿上各绕制一个多匝线圈，两个相邻小齿之间的2个大齿上绕制2个线圈。
对本发明24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，可以按照传统的方法绘出如图3所示的集中绕组线圈电动势星形图，按30°电角度相带原则分相得到如图4所示的分相结果，依照图4所示的分相结果可以得到如图5-1、图5-2和图5-3所示的本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机剖面定子绕组连接示意图，以及图6-1、图6-2和图6-3所示的本发明实施例24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机定子绕组平面展开图。
如图5和图6所示，本发明24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机所有线圈的绕制方向一样，每个线圈都有一个首端和一个尾端，所述的两个相邻小齿之间的Z0/12＝2个大齿上绕制的Z0/12＝2个线圈在定子铁心32圆周上沿逆时针方向按照正向串联、反向串联、……、正向串联、反向串联的规律依次串联成一相绕组支路，即Z0/12＝2个线圈在定子铁心32圆周上沿逆时针方法按照尾接尾、首接首、……、尾接尾、首接首的规律依次串联成一条相绕组支路，共能连接成12条相绕组支路：A21X21、A11X11、B21Y21、B11Y11、C21Z21、C11Z11、A22X22、A12X12、B22Y22、B12Y12、C22Z22、C12Z12，所述的12条相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°电角度，所述的12条相绕组支路电动势大小和相位都相同的2条相绕组支路可以两两并联或者两两串联后组成6个相绕组A1X1、A2X2、B1Y1、B2Y2、C1Z1、C2Z2，所述的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位互差120°的3个相绕组能够Y接成1套三相对称绕组，共能连接成2套Y接三相对称绕组，2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，而将其称为双Y相移30°三相对称绕组，所述2套Y相移30°三相对称绕组由2个逆变器单独供电。
下面以如图1～图9所示24槽22极(Z0/(2p0)＝24/22)双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机为例，结合该电机的具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
24槽22极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，六相永磁同步电动机定子铁心上的大齿个数Z0为24(每个大齿上绕制1个多匝线圈)，永磁转子极对数p0为11，满足Z0为偶数，p0为奇数，Z0与p0之间无公约数，且存在Z0＝2p0±2的关系。并且在定子铁心上安排有12个小齿，12个小齿两侧共有24个小槽(即面积较小的第一类定子槽)，每个小齿两侧(小槽中)都放置有耐高温的绝热材料，两个相邻的小齿之间有2个大齿，24个大齿之间有12个大槽(即面积较大的第二类定子槽)，大齿齿宽相同，小齿齿宽相同，小齿的齿宽远远小于大齿齿宽。24个小槽和12个大槽内放置必要的槽绝缘后，每一个大齿上绕制一个多匝线圈，各个线圈的绕制方向都一样，都有一个首端和一个尾端；24个大齿共绕制24个多匝线圈，每个小槽内有1个线圈边，每个大槽内有2个线圈边；于是，12个小齿将24个大齿分为12个含有2个大齿的区间，这12个区间内包含的大齿分别为如图5所示的：大齿1和大齿2、大齿3和大齿4、大齿5和大齿6、大齿7和大齿8、大齿9和大齿10、大齿11和大齿12、大齿13和大齿14、大齿15和大齿16、大齿17和大齿18、大齿19和大齿20、大齿21和齿大22、大齿23和大齿24。两个相邻小齿之间的2个大齿上绕制2个线圈，这2(偶数)个线圈在定子铁心圆周上沿逆时针方向按照正向串联、反向串联的规律串联成1个相绕组支路，即Z0/12个线圈在定子铁心圆周上沿逆时针方法按照尾接尾的规律串联成1个相绕组支路。如附图3所示，(1+)代表绕制在大齿1上的嵌在小槽中的这一线圈边的引出线为线圈首端，(1-)代表绕制在大齿1上的嵌在大槽中的另一线圈边的引出线为线圈尾端；(2+)代表绕制在大齿2上的嵌在大槽中的这一线圈边的引出线为线圈首端，(2-)代表绕制在大齿2上的嵌在小槽中的另一线圈边的引出线为线圈尾端，其它线圈边也是类似表示。所有两个相邻小齿之间的2个大齿上绕制2个线圈串联连接得到12个相绕组支路过程是：如图5和图6所示，将绕制在大齿1上线圈1的尾端与绕制在大齿2上线圈2的尾端相连而得到A21X21这一条相绕组支路，即正向串联绕制在大齿1上的线圈1、反向串联绕制在大齿2上的线圈2，得到A21X21这一条相绕组支路，其中相绕组支路A21X21的首端A21是线圈1的首端，相绕组支路A21X21的尾端X21是线圈2的尾端；将绕制在大齿3上的线圈3的尾端与绕制在大齿4上的线圈4尾端相连而得到A11X11这一条相绕组支路，其中相绕组支路A11X11的首端A11是线圈3的首端，相绕组支路A11X11的尾端X11是线圈4的尾端；将绕制在大齿5上线圈5的尾端与绕制在大齿6上线圈6的尾端相连而得到Y21B21这一条相绕组支路，其中相绕组支路Y21B21的首端B21是线圈6的尾端，相绕组支路Y21B21的尾端Y21是线圈5的首端；将绕制在大齿7上线圈7的尾端与绕制在大齿8上线圈8的尾端相连而得到Y11B11这一条相绕组支路，其中相绕组支路Y11B11的首端B11是线圈8的尾端，相绕组支路Y11B11的尾端Y11是线圈7的首端；将绕制在大齿9上线圈9的尾端与绕制在大齿10上线圈10的尾端相连而得到C21Z21这一条相绕组支路，其中相绕组支路C21Z21的首端C21是线圈9的首端，相绕组支路C21Z21的尾端Z21是线圈10的尾端；将绕制在大齿11上线圈11的尾端与绕制在大齿12上线圈12的尾端相连而得到C11Z11这一条相绕组支路，其中相绕组支路C11Z11的首端C11是线圈11的首端，相绕组支路C11Z11的尾端Z11是线圈12的尾端；将绕制在大齿13上线圈13的尾端与绕制在大齿14上线圈14的尾端相连而得到X22A22这一条相绕组支路，其中相绕组支路X22A22的首端A22是线圈14的尾端，相绕组支路X22A22的尾端X22是线圈13的首端；将绕制在大齿15上线圈15的尾端与绕制在大齿16上线圈16的尾端相连而得到X12A12这一条相绕组支路，其中相绕组支路X12A12的首端A12是线圈16的为尾端，相绕组支路X12A12的尾端X12是线圈15的首端；将绕制在大齿17上线圈17的尾端与绕制在大齿18上线圈18的尾端相连而得到B22Y22这一条相绕组支路，其中相绕组支路B22Y22的首端B22是线圈17的首端，相绕组支路B22Y22的尾端Y22是线圈18的尾端；将绕制在大齿19上线圈19的尾端与绕制在大齿20上线圈20的尾端相连而得到B12Y12这一条相绕组支路，其中相绕组支路B12Y12的首端B12是线圈19的首端，相绕组支路B12Y12的尾端Y12是线圈20的尾端；将绕制在大齿21上线圈21的尾端与绕制在大齿22上线圈22的尾端相连而得到Z22C22这一条相绕组支路，其中相绕组支路Z22C22的首端C22是线圈22的尾端，相绕组支路Z22C22的尾端Z22是线圈21的首端；将绕制在大齿23上线圈23的尾端与绕制在大齿24上线圈24的尾端相连而得到Z12C12这一条相绕组支路，其中相绕组支路Z12C12的首端C12是线圈24的尾端，相绕组支路Z12C12的尾端Z12是线圈23的首端；这样在定子铁心圆周上沿逆时针方向形成了A21X21、A11X11、B21Y21、B11Y11、C21Z21、C11Z11、A22X22、A12X12、B22Y22、B12Y12、C22Z22、C12Z12这12条相绕组支路，这12个相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°电角度；而且其中的A11X11和A12X12这2条相绕组支路的电动势相同，A21X21和A22X22这2条相绕组支路的电动势相同，B11Y11和B12Y12这2条相绕组支路的电动势相同，B21Y21和B22Y22这2条相绕组支路的电动势相同，C11Z11和C12Z12这2条相绕组支路的电动势相同，C21Z21和C22Z22这2条相绕组支路的电动势相同。
如图7所示，将相绕组支路A11X11的尾端X11与相绕组支路A12X12的首端A12相连后，则是将A11X11和A12X12这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的A1X1相绕组；将相绕组支路A21X21的尾端X21与相绕组支路A22X22的首端A22相连后，则是将A21X21和A22X22这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的A2X2相绕组；将相绕组支路B11Y11的尾端Y11与相绕组支路B12Y12的首端B12相连后，则是将B11Y11和B12Y12这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的B1Y1相绕组；将相绕组支路B21Y21的尾端Y21与相绕组支路B22Y22的首端B22相连后，则是将B21Y21和B22Y22这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的B2Y2相绕组；将相绕组支路C11Z11的尾端Z11与相绕组支路C12Z12的首端C12相连后，则是将C11Z11和C12Z12这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的C1Z1相绕组；将相绕组支路C21Z21的尾端Z21与相绕组支路C22Z22的首端C22相连后，则是将C21Z21和C22Z22这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的C2Z2相绕组。
或者如图8所示，将相绕组支路A11X11、A12X12并联，即将相绕组支路A11X11和A12X12的首端A11和A12相连、尾端X11和X12相连，得到具有2条并联支路数的A1X1相绕组；将相绕组支路A21X21、A22X22并联，即将相绕组支路A21X21和A22X22的首端A21和A22相连、尾端X21和X22相连，得到具有2条并联支路数的A2X2相绕组；将相绕组支路B11Y11、B12Y12并联，即将相绕组支路B11Y11和B12Y12的首端B11和B12相连、尾端Y11和Y12相连，得到具有2条并联支路数的B1Y1相绕组；将相绕组支路B21Y21、B22Y22并联，即将相绕组支路B21Y21和B22Y22的首端B21和B22相连、尾端Y21和Y22相连，得到具有2条并联支路数的B2Y2相绕组；将相绕组支路C11Z11、C12Z12并联，即将相绕组支路C11Z11和C12Z12的首端C11和C12相连、尾端Z11和Z12相连，得到具有2条并联支路数的C1Z1相绕组；将相绕组支路C21Z21、C22Z22并联，即将相绕组支路C21Z21和C22Z22的首端C21和C22相连、尾端Z21和Z22相连，得到具有2条并联支路数的C2Z2相绕组。
将永磁电动势大小相等相位依次滞后120°电角度的A1X1、B1Y1、C1Z1三相绕组的尾端X1、Y1、Z1连接在一起形成星接点N1，A1X1、B1Y1、C1Z1三相绕组构成一套Y接三相对称绕组A1B1C1；将永磁电动势大小相等相位依次滞后120°电角度的A2X2、B2Y2、C2Z2三相绕组的尾端X2、Y2、Z2连接在一起形成星接点N2，A2X2、B2Y2、C2Z2三相绕组构成另一套Y接三相对称绕组A2B2C2；而A2X2相绕组永磁电动势相位上滞后A1X1相绕组永磁电动势30°电角度，B2Y2相绕组永磁电动势相位上滞后B1Y1相绕组永磁电动势30°电角度，C2Z2相绕组永磁电动势相位上滞后C1Z1相绕组永磁电动势30°电角度，由此可见，A1B1C1与A2B2C2这2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，因此将该电机称为双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机。2套Y接三相对称绕组各绕组轴线关系如图9所示。
同理，对本发明24槽26极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，可以按照传统的方法绘出如图10所示的集中绕组线圈电动势星形图，按30°电角度相带原则分相得到如图11所示的分相结果，依照图11所示的分相结果可以得到如图12-1、图12-2和图12-3所示的本发明实施例24槽26极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机剖面定子绕组连接示意图，以及图13-1、图13-2和图13-3所示的本发明实施例24槽26极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机定子绕组平面展开图。
如图12-1、图12-2、图12-3和图13-1、图13-2和图13-3所示，本发明24槽26极双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机所有线圈的绕制方向一样，每个线圈都有一个首端和一个尾端，所述的两个相邻小齿之间的Z0/12＝2个大齿上绕制的Z0/12＝2个线圈在定子铁心32圆周上沿逆时针方向按照正向串联、反向串联、……、正向串联、反向串联的规律依次串联成一相绕组支路，即Z0/12＝2个线圈在定子铁心32圆周上沿逆时针方法按照尾接尾、首接首、尾接尾、…的规律依次串联成一条相绕组支路，共能连接成12条相绕组支路：A11X11、A21X21、C11Z11、C21Z21、B11Y11、B21Y21、A12X12、A22X22、C12Z12、C22Z22、B12Y12、B22Y22，所述的12条相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后30°、150°、30°、150°、30°、150°、30°、150°、30°、150°、30°电角度，所述的12条相绕组支路电动势大小和相位都相同的2条相绕组支路可以两两并联或者两两串联后组成6个相绕组A1X1、A2X2、B1Y1、B2Y2、C1Z1、C2Z2，所述的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位互差120°的3个相绕组能够Y接成1套三相对称绕组，共能连接成2套Y接三相对称绕组，2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，而将其称为双Y相移30°三相对称绕组，所述2套Y接相移30°三相对称绕组由2个逆变器单独供电。此实施例具体的其它描述在此不再赘述。
本发明双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，由于各个线圈为集中绕组，绕组端部不重叠，而且通过设置小齿以及再在小齿两侧放置耐高温的绝热材料，不仅将各相绕组从电气角度上隔离开，而且使得相绕组之间与端部漏磁场对应的漏互感极小，也没有槽互漏电感，同时还使得各相绕组之间的热耦合很低；两个相邻小齿之间的2个大齿上绕制的2个线圈在定子铁心20圆周上按照正绕、反绕的规律或者按照反绕、正绕的规律沿逆时针方向连续向前绕制且串联连接在一起而构成一相绕组支路，所述的定子铁心32上共有12个相绕组支路。若磁路不饱和，则与电枢反应磁场对应的各相绕组支路之间互感为零，即使磁路饱和，各相绕组支路之间的互感也极小，可以近似认为各线圈相之间无电磁耦合。所述的12个相绕组支路电动势大小和相位都相同的2个相绕组支路可以两两并联或者两两串联后组成6个相绕组，若磁路不饱和，则与电枢反应磁场对应的各相绕组之间互感为零，即使磁路饱和，各相绕组之间的互感也极小，可以近似认为各线圈相之间无电磁耦合。
同理，若t为整数，当电机的大齿数Z与极对数p满足Z＝tZ0＝t(2p0±2)＝2p±2t关系时，则该电机由t个满足Z0＝2p0±2关系的被称为单元电机的双Y相移30°各种相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机派生而成。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，如永磁转子由表贴式变为插入式或内埋式，又如电机拓扑结构变形得到的外转子双余度永磁同步电动机、轴向磁通双余度永磁同步电动机、直线双余度永磁同步电动机等均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合双余度永磁同步电机，包括由电机轴(25)，固定在电机轴(25)上的转子铁心(33)以及粘贴在转子铁心(33)外周的永磁体(34)构成的转子组件，以及位于转子组件外周的由定子铁心(32)和定子绕组构成的定子组件，其特征在于：
电机相数为6，按30°电角度分相，所述的定子铁心(32)上形成有齿宽相同的Z0＝24k(k＝1,2,…)个大齿(37)和等间距分布的12个齿宽相同的小齿(38)，并且，两个相邻的小齿(38)之间有Z0/12个大齿(37)，且小齿(38)的齿宽小于大齿(37)的齿宽，所述的转子组件周向上有2p0个N、S永磁磁极依次相间均匀布置，p0为奇数，Z0与p0之间无公约数，且满足Z0＝2p0±2关系，所述的每一个小齿(38)的两侧都分别设有一个第一类定子槽(39)，在每个小齿(38)两侧的第一类定子槽(39)中紧贴小齿设置有耐高温的绝热材料(41)，两个相邻的大齿(37)之间设有(Z0-12)/12个第二类定子槽(40)，所述的第一类定子槽(39)的面积大于所述的第二类定子槽(40)面积的二分之一，Z0个大齿的每一个大齿(37)上绕制一个多匝线圈，两个相邻小齿(38)之间的Z0/12个大齿上按照相同的绕制方向绕制Z0/12个线圈；
所有线圈的绕制方向一样，每个线圈都有一个首端和一个尾端，所述的两个相邻小齿(38)之间的Z0/12个大齿(37)上绕制的Z0/12个线圈在定子铁心(32)圆周上沿逆时针方向前后线圈的首端和尾端之间按照尾接尾、首接首、……、尾接尾、首接首的规律形成1条相绕组支路，共连接成12条相绕组支路，按照逆时针方向将这12条相绕组支路的首端-尾端对应的相绕组支路的首端尾端命名规律是：首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端、首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端、首端尾端、首端尾端、尾端首端、尾端首端，且各个相绕组支路之间的互感为零；
当Z0>2p0时，所述的12条相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°、150°、-30°电角度；
当Z0<2p0时，所述的12个相绕组支路的永磁电动势相位依次滞后30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°、210°、30°电角度；
所述的12条相绕组支路中电动势大小和相位都相同的2条相绕组支路是两两并联或者是两两串联后组成6个相绕组，所述的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位互差120°的3个相绕组按照Y接成1套三相对称绕组，共连接成2套Y接三相对称绕组，且各相绕组之间的互感为零，2个Y接星点不连接，2套Y接三相对称绕组相对应的相绕组间的永磁感应电动势大小相等相位相差30°电角度，从而由上述2套Y接三相对称绕组构成了双Y相移30°三相对称绕组，所述2套Y接相移30°三相对称绕组由2个逆变器单独供电。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110890825A (zh) * 2018-08-20 2020-03-17 无锡小天鹅电器有限公司 电机及衣物处理装置
CN111551849A (zh) * 2020-04-09 2020-08-18 天津大学 双y相移30°双余度永磁同步电机匝间短路故障在线诊断方法
CN111900815A (zh) * 2020-06-08 2020-11-06 厦门势拓伺服科技股份有限公司 一种削弱不对称气隙磁场影响和具有容错能力的定子绕组
US11621598B2 (en) 2020-03-10 2023-04-04 Qatar University Torque density pseudo six-phase induction machine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288917A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Kubota Denki:Kk 発電装置
CN103095081A (zh) * 2013-02-17 2013-05-08 天津大学 各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机
DE102015207368A1 (de) * 2015-04-22 2016-10-27 Robert Bosch Gmbh Stator für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine
DE102016204688A1 (de) * 2016-03-22 2017-09-28 Robert Bosch Gmbh Elektronisch kommutierte elektrische Maschine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288917A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Kubota Denki:Kk 発電装置
CN103095081A (zh) * 2013-02-17 2013-05-08 天津大学 各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机
DE102015207368A1 (de) * 2015-04-22 2016-10-27 Robert Bosch Gmbh Stator für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine
DE102016204688A1 (de) * 2016-03-22 2017-09-28 Robert Bosch Gmbh Elektronisch kommutierte elektrische Maschine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110890825A (zh) * 2018-08-20 2020-03-17 无锡小天鹅电器有限公司 电机及衣物处理装置
US11621598B2 (en) 2020-03-10 2023-04-04 Qatar University Torque density pseudo six-phase induction machine
CN111551849A (zh) * 2020-04-09 2020-08-18 天津大学 双y相移30°双余度永磁同步电机匝间短路故障在线诊断方法
CN111551849B (zh) * 2020-04-09 2021-06-18 天津大学 双y相移30°双余度永磁同步电机匝间短路故障在线诊断方法
CN111900815A (zh) * 2020-06-08 2020-11-06 厦门势拓伺服科技股份有限公司 一种削弱不对称气隙磁场影响和具有容错能力的定子绕组

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