CN111193336A - 一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，具体方案包括：定子和转子，所述定子上设置有多个绕组槽、电枢齿、隔离齿一和隔离齿二，所述隔离齿一和隔离齿二之间设置有隔离槽，所述电枢齿、隔离齿一和隔离齿二的齿部宽度相等、极靴宽度相等；其中绕组槽的个数为4km，转子的磁极数为k(6m±2)，k为正整数，m为电机相数。该电机可以在开路故障或短路故障后继续稳定地运行。具有较大的绕组利用率，较小的齿槽转矩脉动，更强的磁隔离能力和热隔离能力。抑制短路电流能力更强，相同要求下，具有更大的槽口宽度，能够自动下线，降低了制作成本，使批量生产成为可能。

Description

一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机
技术领域
本发明涉及推进电机技术领域，尤其涉及一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机。
背景技术
现有技术中公开了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。其中包括定子铁芯，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。然而目前将永磁容错电机与轮缘推进器结合形成了永磁容错轮缘推进电机，该结构同时具备了永磁容错电机和轮缘推进器的优点与缺点。但是永磁容错轮缘推进电机仍采用深而窄的槽口结构，槽口过小，只有采用人工下线的方式，增加了生产周期。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，具体方案包括：定子和转子，所述定子上设置有多个绕组槽、电枢齿、隔离齿一和隔离齿二，所述隔离齿一和隔离齿二之间设置有隔离槽，所述电枢齿、隔离齿一和隔离齿二的齿部宽度相等、极靴宽度相等；其中绕组槽的个数为4km，转子的磁极数为k(6m±2)，k为正整数，m为电机相数。
进一步的，所述隔离槽的高度与绕组槽的高度相同。
进一步的，所述隔离槽将定子完全切割形成多个单元结构，所述隔离槽的槽口宽度可调节，所述隔离槽的内部填充有不导磁、防腐、隔热材料。
进一步的，所述转子包括转子轭、永磁体、防腐保护层和保护套筒；所述转子轭为一整体结构，所述转子轭的内径上固定连接有螺旋桨，所述永磁体为具有离心高度的表贴式永磁体或Halbach阵列结构，所述永磁体的外部设置有防腐物质，所述防腐物质的外部设置有保护套筒。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，该电机可以在开路故障或短路故障后继续稳定地运行。具有较大的绕组利用率，较小的齿槽转矩脉动，更强的磁隔离能力和热隔离能力。抑制短路电流能力更强，相同要求下，具有更大的槽口宽度，能够自动下线，降低了制作成本，使批量生产成为可能。本发明对永磁容错轮缘推进电机进行改进，提高了永磁容错轮缘推进电机的运行性能、可制造性和容错能力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明少槽多极永磁容错轮缘推进电机结构1示意图；
图2为本发明少槽多极永磁容错轮缘推进电机结构示2意图；
图3为本发明少槽多极永磁容错轮缘推进电机绕组分布示意图；
图4为本发明中对比结构36槽30极永磁容错轮缘推进电机结构示意图；
图5为本发明中实施例1永磁容错轮缘推进电机空载反电动势示意图；
图6为本发明中对比结构永磁容错轮缘推进电机空载反电动势示意图；
图7为本发明中实施例1齿槽转矩脉动示意图；
图8为本发明中对比结构齿槽转矩脉动示意图；
图9为本发明中实施例1短路电流示意图；
图10为本发明中对比结构短路电流示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，包括定子1，转子2，绕组槽3，隔离槽4，电枢齿5，隔离齿一6，隔离齿二7，保护套筒8，防腐保护层9，永磁体10，螺旋桨11以及转子轭12。其中该电机的齿部排布方式为隔离齿1与隔离齿2之间存在隔离槽4，其槽口宽度可调，内部填充不导磁、防腐、隔热材料。隔离齿1、隔离齿2、电枢齿5齿部宽度相等，极靴宽度相等。绕组槽槽数为4km，极数为k(6m±2)，k为任意正整数，m为相数。其绕组系数与6km、k(6m±2)结构相同。其结构有两种：一种如图1所示，隔离槽高度与定子槽高度相同。一种如图2所示将定子裁剪形成模块化结构。
实施例：
图1为实施例1，图2为实施例2；图2将定子分割形成模块化结构，便于维修。如图1所示，少槽多极永磁容错轮缘推进电机由定子，转子组成。定子包括：绕组槽3，隔离槽4，隔离齿1，隔离齿2，电枢齿5。少槽多极永磁容错轮缘推进电机绕组嵌入绕组槽中，为单层集中式绕组结构，绕组仅环绕在电枢齿上，其绕组分布如图3所示。
其中隔离齿1、隔离齿2、电枢齿5的齿部宽度相等，极靴宽度相等。隔离槽宽度可调，优选宽度为降低齿槽转矩脉动的宽度。隔离槽内部填充不导磁、防腐、隔热材料。增加了相间的磁隔离能力和热隔离能力。实施方式2隔离槽将定子分割形成模块化结构。
进一步的，转子包括：转子轭12、永磁体10、防腐保护层9和保护套筒8。转子轭12为整体钢结构、不进行冲片、螺旋桨11直接焊接在转子内径上。永磁体10为具有离心高度的表贴式永磁体或Halbach阵列结构，永磁体10外部填充防腐物质，防腐物质外部有一层保护套筒进行保护。
定子和转子间气隙较大，海水可以自由流溢。
实施例1结构参数如表1所示，对比结构36槽30极永磁容错电机如图4所示，结构参数如表2所示：
表1实施例1结构参数
Figure BDA0002372580270000031
Figure BDA0002372580270000041
表2 36槽30极对比结构结构参数
Figure BDA0002372580270000042
实施例1具有较大的绕组系数，为0.996，对比结构绕组系数为0.966。实施例1空载反电动势如图5所示，对比结构空载反电动势如图6所示。可见，实施例1与对比结构空载反电动势相差不大，绕组利用率基本不变。
实施例1能够有效降低齿槽转矩脉动，实施例1齿槽转矩脉动如图7所示，对比结构齿槽转矩脉动如图8所示。表2参数下对比结构短路电流满足容错设计要求。实施例1短路电流如图9所示，对比结构短路电流如图10所示。实施例1短路电流有效值为3.01A，而对比结构的短路电流有效值为4.53A。因此在满足短路电流要求的情况下，实施例1可以降低短路电流抑制能力，即降低槽口漏感，从而增大槽口宽度。在满足短路电流要求的情况下，实施例1可以获得满足自动下线要求的槽口宽度，降低制作周期和成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，包括:定子(1)和转子(2)，其特征在于：所述定子(1)上设置有多个绕组槽(3)、电枢齿(5)、隔离齿一(6)和隔离齿二(7)，所述隔离齿一(6)和隔离齿二(7)之间设置有隔离槽(4)，所述电枢齿(5)、隔离齿一(6)和隔离齿二(7)的齿部宽度相等、极靴宽度相等；其中绕组槽(3)的个数为4km，转子的磁极数为k(6m±2)，k为正整数，m为电机相数。
2.根据权利要求1所述的一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，其特征还在于：所述隔离槽(4)的高度与绕组槽(3)的高度相同。
3.根据权利要求1所述的一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，其特征还在于：所述隔离槽(4)将定子(1)完全切割形成多个单元结构，所述隔离槽(4)的槽口宽度可调节，所述隔离槽(4)的内部填充有不导磁、防腐、隔热材料。
4.根据权利要求1至3任意一项权利要求所述的一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，其特征还在于：所述转子(2)包括转子轭(12)、永磁体(10)、防腐保护层(9)和保护套筒(8)；所述转子轭(12)为一整体结构，所述转子轭(12)的内径上固定连接有螺旋桨(11)，所述永磁体(10)为具有离心高度的表贴式永磁体或Halbach阵列结构，所述永磁体(10)的外部设置有防腐物质，所述防腐物质的外部设置有保护套筒(8)。
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