CN107947511A - 各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机 - Google Patents

各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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，容错运行时各相绕组之间的影响小。

Description

各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机
技术领域
本发明涉及一种容错永磁同步电动机。特别是涉及一种各相绕组间低热耦合无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机。
背景技术
永磁同步电动机具有许多优点，在可靠性要求到的电驱动系统中，使用容错永磁同步电动机更能满足系统的可靠性要求。目前，大多采用五相或六相容错永磁同步电动机。由于大多的容错永磁同步电动机的个绕组间存在互感，大多是针对一相或两相绕组开路故障时才能采取容错控制。实际中，容错永磁同步电动机在运行过程中经常发生某相绕组的部分线圈出现短路故障，此时容错永磁同步电动机仍能采取容错控制，并尽量减小短路故障绕组对正常工作绕组的不利影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，能够使容错电机部分线圈短路故障时仍能容错运行，大大提高容错永磁同步电动机的容错运行能力和可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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，且小齿的齿宽大于大齿的齿宽，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；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 个线圈在所述的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，从而在所述的定子铁心圆周上连接成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条相绕组支路两两并联或者两两串联后组成6个相绕组，且各相绕组之间的互感为零；将所述的6个相绕组重新排序，则重新排序后的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位依次滞后30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°电角度；将上述重新排序后的6个相绕组的尾端连接在一起，构成一个六相对称绕组，该六相对称绕组相当于一套双Y 相移30°的六相绕组，该六相对称绕组由一台具有容错控制功能的逆变器供电。
本发明各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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、首接首的规律串联形成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，而且各相绕组之间的互感也为零，6个相绕组中有2组的3个相绕组永磁电动势大小相等相位互差120°，将6个相绕组的尾端连接在一起构成一个星点，所得到的六相绕组相当于将2套相移30°的Y接三相对称绕组的星接点连接在一起，所述六相绕组由一台具有容错控制功能的逆变器供电。当出现其中一相绕组支路出现短路现象，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其它各相绕组没有电磁影响，热影响也不大，电动机的可靠性更高。
附图说明
图1是本发明各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机结构示意图；
图2是本发明实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机剖面图；
图3是本发明实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机槽电动势星形图；
图4是本发明实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机槽电动势分相结果图；
图5-1是本发明实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机剖面定子绕组连接示意图；
图5-2是图5-1所示的左部局部放大图；
图5-3是图5-1所示的右部局部放大图；
图6-1是本发明实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机定子绕组平面展开图；
图6-2是图6-1所示的左部局部放大图；
图6-3是图6-1所示的右部局部放大图；
图7是本发明实施例24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动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极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动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极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机定子双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极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机槽电动势星形图；
图11是本发明实施例24槽26极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机槽电动势分相结果图；
图12-1是本发明实施例24槽26极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机剖面定子绕组连接示意图；
图12-2是图12-1所示的左部局部放大图；
图12-3是图12-1所示的右部局部放大图；
图13-1是本发明实施例24槽26极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机定子绕组平面展开图；
图13-2是图13-1所示的左部局部放大图；
图13-3是图13-1所示的右部局部放大图。
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各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机做出详细说明。
本发明提出的一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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，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的齿宽大于大齿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。即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41。Z0个大齿的每一个大齿37上绕制一个多匝线圈，两个相邻的小齿38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个线圈在所述的定子铁心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，这样总共能够在所述的定子铁心(32)圆周上串联成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，都可以构成各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机。
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各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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。
对于上述实施例的24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动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极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机定子绕组平面展开图。
如图5-1、图5-2、图5-3和图6-1、图6-2、图6-3所示，本实施例中，24槽22极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动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：B1b1、A1a1、D1d1、C1c1、F1f1、E1e1、B2b2、A2a2、D2d2、C2c2、E2e2、F2f2，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°、150°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Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、Ff，六相绕组之间的互感也为零，6个相绕组中有2组的3个相绕组永磁电动势大小相等相位互差120°，将6个相绕的尾端连接在一起构成一个星点，所得到的六相绕组相当于将2套相移30°的 Y接三相对称绕组的星接点连接在一起，所述六相对称绕组由一台具有容错控制功能的逆变器供电。
下面以如图1～图9所示24槽22极(Z0/(2p0)＝24/22)各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机为例，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极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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5-1、图5-2和图5-3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5-1、图5-2和图5-3和图6-1、图6-2、图6-3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B1b1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B1b1这一条相绕组支路，其中相绕组支路B1b1的首端B1是线圈1的首端，相绕组支路 B1b1的尾端b1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A1a1这一条相绕组支路，其中相绕组支路A1a1的首端A1是线圈3的首端，相绕组支路A1a1的尾端a1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d1D1这一条相绕组支路，其中相绕组支路d1D1的首端 D1是线圈6的尾端，相绕组支路d1D1的尾端d1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c1C1这一条相绕组支路，其中相绕组支路c1C1的首端C1是线圈8的尾端，相绕组支路c1C1的尾端c1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F1f1这一条相绕组支路，其中相绕组支路F1f1的首端F1是线圈9的首端，相绕组支路F1f1的尾端f1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 E1e1这一条相绕组支路，其中相绕组支路E1e1的首端E1是线圈11的首端，相绕组支路E1e1的尾端e1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b2B2这一条相绕组支路，其中相绕组支路b2B2的首端B2是线圈14的尾端，相绕组支路b2B2的尾端b2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a2A2这一条相绕组支路，其中相绕组支路a2A2的首端是A2线圈16的为尾端，相绕组支路a2A2的尾端a2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D2d2这一条相绕组支路，其中相绕组支路D2d2的首端D2是线圈17的首端，相绕组支路D2d2的尾端d2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C2c2这一条相绕组支路，其中相绕组支路C2c2的首端C2是线圈19的首端，相绕组支路C2c2的尾端c2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f2F2这一条相绕组支路，其中相绕组支路f2F2的首端F2是线圈22的尾端，相绕组支路f2F2的尾端f2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e2E2这一条相绕组支路，其中相绕组支路e2E2的首端E2是线圈24的尾端，相绕组支路e2E2的尾端e2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B1b1、A1a1、D1d1、C1c1、F1f1、E1e1、B2b2、A2a2、D2d2、C2c2、F2f2、E2e2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A1a1和A2a2这2条相绕组支路的电动势相同，B1b1和B2b2这2条相绕组支路的电动势相同，C1c1和C2c2这2 条相绕组支路的电动势相同，D1d1和D2d2这2条相绕组支路的电动势相同，E1e1和E2e2这 2条相绕组支路的电动势相同，F1f1和F2f2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A1a1的尾端a1与相绕组支路A2a2的首端A2相连后，则是将A1a1和A2a2这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的Aa相绕组；将相绕组支路B1b1的尾端b1与相绕组支路B2b2的首端b2相连后，则是将B1b1和B2b2这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的Bb相绕组；将相绕组支路C1c1的尾端C1与相绕组支路C2c2的首端c2相连后，则是将C1c1和C2c2这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的Cc相绕组；将相绕组支路D1d1的尾端d1与相绕组支路D2d2的首端D2相连后，则是将D1d1和D2d2这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的Dd相绕组；将相绕组支路E1e1的尾端e1与相绕组支路E2e2的首端E2相连后，则是将E1e1和E2e2这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的Ee相绕组；将相绕组支路F1f1的尾端f1与相绕组支路F2f2的首端F2相连后，则是将F1f1和F2f2这2条相绕组支路串联，得到只有1条并联支路数的Ff相绕组。
或者如图8所示，将相绕组支路A1a1、A2a2并联，即将相绕组支路A1a1和A2a2的首端A1和A2相连、尾端a1和a2相连，得到具有2条并联支路数的Aa相绕组；将相绕组支路 B1b1、B2b2并联，即将相绕组支路B1b1和B2b2的首端B1和B2相连、尾端b1和b2相连，得到具有2条并联支路数的Bb相绕组；将相绕组支路C1c1、C2c2并联，即将相绕组支路C1c1和C2c2的首端C1和C2相连、尾端c1和c2相连，得到具有2条并联支路数的Cc相绕组；将相绕组支路D1d1、D2d2并联，即将相绕组支路D1d1和D2d2的首端D1和D2相连、尾端 d1和d2相连，得到具有2条并联支路数的Dd相绕组；将相绕组支路E1e1、E2e2并联，即将相绕组支路E1e1和E2e2的首端E1和E2相连、尾端e1和e2相连，得到具有2条并联支路数的Ee相绕组；将相绕组支路F1f1、F2f2并联，即将相绕组支路F1f1和F2f2的首端F1和F2相连、尾端f1和f2相连，得到具有2条并联支路数的Ff相绕组。
将6个相绕组Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、Ff的尾端a、b、c、d、e、f连接起来，6个相绕组Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、Ff连接成一个星接六相绕组，其中Aa、Cc、Ee三相绕组永磁电动势大小相等相位依次滞后120°电角度，Bb、Cc、Ee三相绕组永磁电动势大小相等相位依次滞后120°电角度，Aa与Bb、Cc与Dd、Ee与Ff相间永磁电动势相位都为30°电角度，所得到的六相星接绕组相当于将2套相移30°的Y接三相对称绕组的星接点连接在一起，相当于Y接Aa、Cc、Ee三相对称绕组与相移了30°的Y接Bb、Cc、Ee三相对称绕组的两个星点连接在一起了，六相绕组各绕组轴线关系如图9所示。
同理，对本发明24槽26极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动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极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动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、图13-3所示，本发明24槽26极各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动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：A1a1、B1b1、C1c1、D1d1、E1e11、F1f1、A2a2、B2b2、C2c2、D2d2、E2e2、F2f2，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°、150°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Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、Ff，所述的将6个相绕组的尾端连接在一起，构成一个六相绕组，六相对称绕组由一台具有容错控制功能的逆变器供电。此实施例具体的其它描述在此不再赘述。
本发明各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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圆周上按照正向串联、反向串联的规律或者按照反向串联、正向串联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20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各种相绕组间低热耦合无电磁耦合的六相容错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容错永磁同步电动机、轴向磁通容错永磁同步电动机、直线容错永磁同步电动机等均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，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(31)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)的齿宽大于大齿(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；
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个线圈在所述的定子铁心(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，从而在所述的定子铁心(32)圆周上连接成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条相绕组支路两两并联或者两两串联后组成6个相绕组，且各相绕组之间的互感为零；将所述的6个相绕组重新排序，则重新排序后的6个相绕组中永磁电动势大小相等相位依次滞后30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°、90°、30°电角度；
将重新排序后的6个相绕组的尾端连接在一起，构成一个六相对称绕组，该六相对称绕组相当于一套双Y相移30°的六相绕组，该六相对称绕组由一台具有容错控制功能的逆变器供电。
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