CN112087069A - 一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机 - Google Patents

一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机 Download PDF

Info

Publication number
CN112087069A
CN112087069A CN202010872085.8A CN202010872085A CN112087069A CN 112087069 A CN112087069 A CN 112087069A CN 202010872085 A CN202010872085 A CN 202010872085A CN 112087069 A CN112087069 A CN 112087069A
Authority
CN
China
Prior art keywords
armature
winding
star
stator
armature winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010872085.8A
Other languages
English (en)
Inventor
汪波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202010872085.8A priority Critical patent/CN112087069A/zh
Publication of CN112087069A publication Critical patent/CN112087069A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/50—Reduction of harmonics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

本发明公开一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，涉及电机制造领域。本发明包括定子和转子，定子包括定子铁心和多个电枢绕组模块，定子铁心上开有Q个槽，电机极对数为Pr，其中Pr≥2；且Q/Pr＝12。电枢绕组模块的数量为Pr个，每个电枢绕组模块采用三角形星形连接方法构成三相绕组；每个电枢绕组模块包括六个相邻的电枢线圈，六个电枢线圈通过星形三角形连接方式构成三相绕组模块，每个电枢线圈由一根槽导体与逆时针相隔五个齿槽的另一槽导体串联构成。本发明在一套电枢绕组模块发生故障时，系统可以迅速切除故障部分，健康部分可以继续运行，绕组空间谐波小，铁芯损耗低，系统效率高；发生短路故障时短路电流小，提高了电机驱动系统的可靠性。

Description

一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机
技术领域
本发明涉及电机制造技术领域，具体的是一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机。
背景技术
为了实现电机的容错功能，研究多相电机是解决高可靠电机驱动的关键技术。多相电机自由度高，可以在部分绕组发生故障的情况下继续运行工作；并且在正常工作运行时具有高性能低转矩脉动等优点。但是电机的不同相或不同模块之间存在耦合，影响电机的容错能力，因此需要尽量减小电机相与相之间的耦合。这样电机在部分绕组发生故障时，其余绕组受到的影响小，承受故障能力强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，在一套三相电枢绕组模块发生故障时，系统可以迅速切除故障部分，健康部分仍继续运行提供转矩输出；绕组空间谐波小，铁芯损耗低，系统效率高；发生短路故障时短路电流小，提高了电机驱动系统的可靠性；具有高转矩(功率)密度、高效率、强容错能力和高可靠性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁心和多个电枢绕组模块，定子铁心上开有阵列分布的多个齿槽，齿槽的数量为Q，每个齿槽内均设置有槽导体。
所述电枢绕组模块包含三相绕组，每个电枢绕组模块包括六个相邻的电枢线圈，每个电枢线圈由一根槽导体与逆时针相隔五个齿槽的另一根槽导体串联构成，六个电枢线圈通过星形三角形连接构成三相绕组。
进一步地，每个所述电枢绕组模块均由一个独立的逆变器驱动，实现物理隔离、热隔离和电隔离。
进一步地，所述电枢绕组模块的数量和电机极对数为Pr，Pr≥2，且Q/Pr＝12。
进一步地，多个所述电枢绕组模块均沿转子轴心对称布置，且多个电枢绕组模块的绕组构成均相同。
进一步地，所述转子包括转子铁心和永磁体或者仅包括转子铁心。
进一步地，所述定子铁心和转子铁心均为导磁材料。
进一步地，所述永磁体为钕铁硼、钐钴及铁氧体组成的永磁材料。
进一步地，所述定子和转子之间设置有气隙。
本发明的有益效果：
1、本发明每套电枢绕组模块均由一个独立的逆变器驱动，实现了各电枢绕组模块间的物理隔离、热隔离和电隔离，在一套或多套电枢绕组模块发生故障时，系统可以迅速切除故障部分，其余电枢绕组模块仍可以正常运行，提供输出转矩，提高了电机驱动系统的容错能力；
2、本发明提出的三角形星形连接的模块化分隔式绕组，构造得到各部分互不接触的三相绕组单元，每个三相绕组单元占据一个极对数，仍属于整数槽分布式绕组，因此仍具有绕组空间谐波小，铁芯损耗低，系统效率高的优点，并通过模块化设计强化了电机容错性能，不同模块之间耦合小，从而使电机同时具有优异的正常运行性能和容错能力；
3、本发明中的定子铁心和转子铁心均为导磁材料，永磁体用量较少，反电势较低，在发生短路故障时短路电流小，提高了电机驱动系统的可靠性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为当Pr＝4时，本发明的第一结构示意图；
图2为当Pr＝4时，本发明的第二结构示意图；
图3为当Pr＝3时，本发明的第一结构示意图；
图4为本发明中一个电枢绕组模块的槽导体排列结构示意图；
图5为本发明中一个电枢绕组模块的电枢线圈排列结构示意图；
图6为本发明中一个电枢绕组模块中六个电枢线圈的星形三角形连接方式示意图。
具体实施方式
下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，如图1和2所示，包括定子1 和转子2，定子1和转子2之间设置有气隙。其中，转子2包括转子铁心7和永磁体8，也可由不含永磁体8的转子2构成，如异步电机和同步磁阻电机的转子不含永磁体。
如图3所示，定子1包括定子铁心3和多个电枢绕组模块4，定子铁心3上开有阵列分布的多个齿槽31，齿槽31的数量为Q，每个齿槽31内均设置有槽导体5。其中，电机极对数为Pr，Pr≥2，且Q/Pr＝12。
多个电枢绕组模块4均沿转子2轴心对称布置，且电枢绕组模块4的绕组构成均相同。每个电枢绕组模块4均由一个独立的逆变器驱动，实现物理隔离、热隔离和电隔离。
电枢绕组模块4的数量为Pr个，每个电枢绕组模块4均包含三相绕组，每个电枢绕组模块4包括六个相邻的电枢线圈6，每个电枢线圈6由一根槽导体5 与逆时针相隔五个齿槽31的另一根槽导体5串联构成，六个电枢线圈6通过星形三角形连接构成三相绕组。
图1和图2为当Pr＝4时，本发明的结构示意图；图3和图4为当Pr＝3时，本发明的结构示意图。
下面以Pr＝4为例，对本发明的技术方案进行详细地介绍。
当Pr＝4时，齿槽31的数量为48，槽导体5的数量也为48。
以其中一个电枢绕组模块4为例，如图5所示，该电枢绕组模块4由六个相邻的电枢线圈6构成，电枢线圈6包括沿逆时针方向排列分布的第一电枢线圈611、第二电枢线圈612、第三电枢线圈621、第四电枢线圈622、第五电枢线圈631、第六电枢线圈632。
如图4所示，该电枢绕组模块4对应十二个相邻的槽导体5，槽导体5包括沿逆时针方向排列分布的第一槽导体51、第二槽导体52、第三槽导体53、第四槽导体54、第五槽导体55、第六槽导体56、第七槽导体57、第八槽导体58、第九槽导体59、第十槽导体510、第十一槽导体511、第十二槽导体512。
第一电枢线圈611由第一槽导体51与第七槽导体57串联构成，如上同理，第二电枢线圈612由第二槽导体52和第八槽导体58串联构成，第三电枢线圈 621由第三槽导体53和第九槽导体59串联构成，第四电枢线圈622由第四槽导体54和第十槽导体510串联构成，第五电枢线圈631由第五槽导体55和第十一槽导体511串联构成，第六电枢线圈632由第六槽导体56和第十二槽导体512 串联构成。以上六个电枢线圈6按照图6所示通过星形三角形连接方式构成三相绕组模块，其中三个电枢线圈6进行三角形连接，另外三个线圈6进行星形连接。
其中，定子铁心3和转子铁心7均为导磁材料，优选硅钢片，永磁体8用量较少，反电势较低，在发生短路故障时短路电流小，提高了电机驱动系统的可靠性。永磁体8为钕铁硼、钐钴及铁氧体组成的永磁材料。
本发明提出的模块化分隔式绕组电机具有功率密度高、转矩输出能力强、效率高等优点。每套电枢绕组模块4均由一个独立的逆变器驱动，进而实现了电枢绕组模块4间的物理隔离、热隔离和电隔离。在一套或多套电枢绕组模块4 发生故障时，系统可以迅速切除故障部分，其余电枢绕组模块仍可以正常运行，提供输出转矩，提高了电机驱动系统的容错能力。
通过本发明提出的模块化分隔式绕组，构造得到各部分互不接触的三相绕组单元，每个三相绕组单元占据一个极对数，仍属于整数槽分布式绕组，因此仍具有绕组空间谐波小，铁芯损耗低，系统效率高的优点。在一套绕组发生故障时，剩余绕组仍可继续运行提供转矩。因此本发明同时具有高性能和强容错能力的优点。
本发明实现了分布式绕组电机的模块化设计，保留了分布式绕组空间谐波低，铁芯损耗低，系统效率高的优点，保证了电机正常运行性能，并通过模块化设计强化了电机容错性能，不同模块之间耦合小，从而使电机同时具有优异的正常运行性能和容错能力。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，包括定子(1)和转子(2)，其特征在于，所述定子(1)包括定子铁心(3)和多个电枢绕组模块(4)，定子铁心(3)上开有阵列分布的多个齿槽(31)，齿槽(31)的数量为Q，每个齿槽(31)内均设置有槽导体(5)；
所述电枢绕组模块(4)包含三相绕组，每个电枢绕组模块(4)包括六个相邻的电枢线圈(6)，每个电枢线圈(6)由一根槽导体(5)与逆时针相隔五个齿槽(31)的另一根槽导体(5)串联构成，六个电枢线圈(6)通过星形三角形连接构成三相绕组。
2.根据权利要求1所述的一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，其特征在于，每个所述电枢绕组模块(4)均由一个独立的逆变器驱动，实现物理隔离、热隔离和电隔离。
3.根据权利要求2所述的一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，其特征在于，所述电枢绕组模块(4)的数量和电机极对数为Pr，Pr≥2，且Q/Pr＝12。
4.根据权利要求1所述的一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，其特征在于，多个所述电枢绕组模块(4)均沿转子(2)轴心对称布置，且多个电枢绕组模块(4)的绕组构成均相同。
5.根据权利要求1所述的一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，其特征在于，所述转子(2)包括转子铁心(7)和永磁体(8)或者仅包括转子铁心(7)。
6.根据权利要求5所述的一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，其特征在于，所述定子铁心(3)和转子铁心(7)均为导磁材料。
7.根据权利要求5所述的一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，其特征在于，所述永磁体(8)为钕铁硼、钐钴及铁氧体组成的永磁材料。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机，其特征在于，所述定子(1)和转子(2)之间设置有气隙。
CN202010872085.8A 2020-08-26 2020-08-26 一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机 Pending CN112087069A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010872085.8A CN112087069A (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010872085.8A CN112087069A (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112087069A true CN112087069A (zh) 2020-12-15

Family

ID=73729051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010872085.8A Pending CN112087069A (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112087069A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11164582A (ja) * 1997-11-25 1999-06-18 Victor Co Of Japan Ltd ブラシレスモータ
CN102142752A (zh) * 2010-11-22 2011-08-03 常州市裕成富通电机有限公司 交流异步电动机及其换相起动法
US20110187220A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Goda Toshio Reverse electromotive force generating motor
CN108448854A (zh) * 2018-03-29 2018-08-24 宁波诺丁汉大学 高频永磁同步电机系统
CN109888941A (zh) * 2019-03-13 2019-06-14 江苏迈吉易威电动科技有限公司 一种18n-10n结构低噪音分数槽集中绕组永磁电机
CN110235342A (zh) * 2017-01-31 2019-09-13 Zf腓特烈斯哈芬股份公司 用于电机的定子
CN110829653A (zh) * 2019-11-22 2020-02-21 珠海运控电机有限公司 融入式倍捻机单锭驱动永磁同步电动机结构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11164582A (ja) * 1997-11-25 1999-06-18 Victor Co Of Japan Ltd ブラシレスモータ
US20110187220A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Goda Toshio Reverse electromotive force generating motor
CN102142752A (zh) * 2010-11-22 2011-08-03 常州市裕成富通电机有限公司 交流异步电动机及其换相起动法
CN110235342A (zh) * 2017-01-31 2019-09-13 Zf腓特烈斯哈芬股份公司 用于电机的定子
CN108448854A (zh) * 2018-03-29 2018-08-24 宁波诺丁汉大学 高频永磁同步电机系统
CN109888941A (zh) * 2019-03-13 2019-06-14 江苏迈吉易威电动科技有限公司 一种18n-10n结构低噪音分数槽集中绕组永磁电机
CN110829653A (zh) * 2019-11-22 2020-02-21 珠海运控电机有限公司 融入式倍捻机单锭驱动永磁同步电动机结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108448807B (zh) 飞轮储能系统
CN110556931B (zh) 模块化多相交流容错电机
CN108448774B (zh) 一种高容错性的永磁辅助同步磁阻电机模块化绕组设计方法
CN110311522B (zh) 一种四相对称的电励磁双凸极电机
CN108964388B (zh) 一种开关磁阻电机
CN111082622A (zh) 一种解耦型双转子交替极永磁电机
CN1655426A (zh) 低转矩脉动双凸极电机
CN211830528U (zh) 一种多相盘式混合励磁磁通切换电机
CN110572001B (zh) 多相永磁磁阻电机
CN109038990A (zh) 高转矩密度容错型混合磁通永磁电机
CN108880182B (zh) 一种分裂齿模块化游标永磁直线电机
CN109586429B (zh) 基于隔齿绕组和不等定子齿距的永磁容错电机
Gao et al. A review of high power density switched reluctance machines suitable for automotive applications
CN112087070B (zh) 一种模块化的混合式节距绕组电机
CN111277092B (zh) 一种定子模块化双转子交替极永磁电机
CN111106681B (zh) 一种四相正弦波电励磁双凸极电机
CN111181339A (zh) 一种定子模块化双转子双凸永磁电机
CN108258820B (zh) 一种非重叠绕组齿槽型双转子永磁同步电机
CN112087069A (zh) 一种三角形星形连接的模块化分隔绕组电机
CN111934508B (zh) 径向磁场无铁心永磁同步电机
Han et al. Integrated modular motor drives based on multiphase axial-flux PM machines with fractional-slot concentrated windings
CN114844311A (zh) 一种z型转子齿双定子轴向磁场磁通切换永磁电机
CN210629218U (zh) 一种具有分段式导条端部的笼型转子拓扑结构及电机
CN108199551B (zh) 一种非重叠绕组齿槽型双转子电励磁同步电机
CN111799911A (zh) 一种模块化分隔式绕组电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201215