(19)國家知識產(chǎn)權局(12)發(fā)明專利(72)發(fā)明人賈少鋒馮帥梁得亮董曉壯公司61200專利代理師張海平一種定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構1本發(fā)明公開了一種定轉子雙電樞繞組多重電樞繞組采用分數(shù)槽集中繞組的結構纏繞在轉子齒上；所述定子包括定子鐵芯和定子電樞繞1521.一種定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構，其特征在于，包括均為凸極結構的定子和轉子，轉子套設在定子外周，定子與轉子間具有氣隙；所述轉子包括轉子鐵芯和轉子電樞繞組，轉子鐵芯包含凸出的轉子齒和轉子軛部，轉子電樞繞組采用分數(shù)槽集中繞組的結構纏繞在轉子齒上；所述定子包括定子鐵芯和定子電樞繞組，定子鐵芯包含凸出的定子齒和定子軛部，定子電樞繞組采用三相對稱繞組結構纏繞在定子齒上；所述轉子電樞繞組為兩相繞組，通入交流疊加直流分量的復合電流，復合電流按照iA+、iB+、1A-1g的順序依次通入轉子電樞繞組；定子電樞繞組通入三相對稱電流，并按照ip、ie.i的順序依次通入定子電樞繞組；所述定子槽數(shù)N、轉子槽數(shù)N滿足公式：N,=km2.根據(jù)權利要求1所述的定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構，其特3.根據(jù)權利要求1所述的定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構，其特征在于，所述轉子電樞繞組直流分量產(chǎn)生的極對數(shù)Pa的靜止磁動勢通過齒數(shù)N的定子齒所形成的磁導波進行磁場調制后，產(chǎn)成的旋轉勵磁磁場與轉子電樞繞組交流分量產(chǎn)生的極對數(shù)P?的基波磁動勢滿足關系：定子繞組的極對數(shù)Pas,通入交流電后，形成Pas對極的定子旋轉磁勢，當與轉子直流分3量產(chǎn)生的未經(jīng)調制的直流旋轉磁場極對數(shù)相同，即滿足下述公式時，會產(chǎn)生定子電磁轉矩；P=PaB(2)當轉子槽數(shù)N與定子電樞繞組的極對數(shù)為Pa滿足下述公式時，將會產(chǎn)生類似于同步磁阻轉矩的磁阻轉矩分量；N,=2Pa(③)定子繞組通入交流電后，形成的Pas對極的定子旋轉磁勢，經(jīng)過齒數(shù)Ns的定子齒所形成的磁導波進行磁場調制后，產(chǎn)生的旋轉磁場與轉子交流分量產(chǎn)生的旋轉磁場極對數(shù)相同，4.根據(jù)權利要求1所述的定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構，其特定子槽轉子槽數(shù)N,定子電樞繞組極對數(shù)Pas轉子電樞繞組極對數(shù)Par轉子直流極對984545.根據(jù)權利要求1所述的定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構，其特征在于，所述轉子齒和轉子軛部外部輪廓均為同心的圓弧結構；所述定子齒和定子軛部外部輪廓均為同心的圓弧結構；所述轉子齒和定子齒外部輪廓之間為所述氣隙。6.根據(jù)權利要求1所述的定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構，其特B+相和B-相。7.根據(jù)權利要求1所述的定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構，其特4技術領域[0001]本發(fā)明屬于電機領域，具體涉及一種定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構。背景技術[0002]近年來，隨著節(jié)能與排放的雙重壓力，新能源汽車已成為未來電動汽車的重要發(fā)展方向。作為新能源汽車的核心動力部件，要求新能源汽車用電機必須具有高轉矩密度(功率密度)、高效率、高容錯能力等。永磁電機因轉矩密度大、功率因數(shù)高，而得到了研究人員廣泛的關注。但是永磁材料價格偏高，且存在高溫失磁的風險，使得永磁電機成本偏高，且故障率高。傳統(tǒng)開關磁阻電機有著結構簡單、價格低廉的優(yōu)點，但存在著噪聲、振動和轉矩脈動較大的缺陷。近年來，基于磁場調制原理的磁場調制型電機受到了較高的關注，直流偏置游標磁阻電機即為其中的一種，其將直流和交流分量通入到相同的線圈，充分利用導體的通流能力，在相同銅耗時提升了輸出轉矩。磁通反向電機、永磁電機等都只含有一套電樞繞組，容錯性能較差。為提高電機的容錯能力，現(xiàn)有的技術方案一般是提高電機定子側繞組的相數(shù)，或者增加定子側繞組的套數(shù)。造成定子空間的沖突以及轉子側空間的浪費。發(fā)明內(nèi)容[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣在任意一套繞組故障時也能產(chǎn)生轉矩，提高了電機的容錯能力。[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：[0006]一種定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構，包括均為凸極結構的定子和轉子，轉子套設在定子外周，定子與轉子間具有氣隙；[0007]所述轉子包括轉子鐵芯和轉子電樞繞組，轉子鐵芯包含凸出的轉子齒和轉子軛部，轉子電樞繞組采用分數(shù)槽集中繞組的結構纏繞在轉子齒上；[0008]所述定子包括定子鐵芯和定子電樞繞組，定子鐵芯包含凸出的定子齒和定子軛部，定子電樞繞組采用三相對稱繞組結構纏繞在定子齒上。[0009]所述轉子電樞繞組為兩相繞組，通入交流疊加直流分量的復合電流，復合電流按[0010]各相電流表達式為：5[0014]ia.=√21?sin(at+α-π[0021]所述轉子電樞繞組直流分量產(chǎn)生的極對數(shù)Pa的靜止磁動勢通過齒數(shù)N的定子齒所形成的磁導波進行磁場調制后，產(chǎn)成的旋轉勵磁磁場與轉子電樞繞組交流分量產(chǎn)生的極對數(shù)P。的基波磁動勢滿足關系：[0023]定子繞組的極對數(shù)Pas,通入交流電后，形成Pa對極的定子旋轉磁勢，當與轉子直流分量產(chǎn)生的未經(jīng)調制的直流旋轉磁場極對數(shù)相同，即滿足下述公式時，會產(chǎn)生定子電磁轉矩；[0025]當轉子槽數(shù)N?與定子電樞繞組的極對數(shù)為Pa滿足下述公式時，將會產(chǎn)生類似于同步磁阻轉矩的磁阻轉矩分量；[0027]定子繞組通入交流電后，形成的Pa對極的定子旋轉磁勢，經(jīng)過齒數(shù)N的定子齒所形成的磁導波進行磁場調制后，產(chǎn)生的旋轉磁場與轉子交流分量產(chǎn)生的旋轉磁場極對數(shù)相[0029]所述定子槽數(shù)N、轉子槽數(shù)N滿足公式：[0033]所述定子、轉子的槽數(shù)和極對數(shù)配合關系為：定子槽數(shù)轉子槽數(shù)定子電樞繞組極對數(shù)Pas轉子電樞繞組極轉子直流極對數(shù)Pde984546[0035]所述轉子齒和轉子軛部外部輪廓均為同心的圓弧結構；[0036]所述定子齒和定子軛部外部輪廓均為同心的圓弧結構；[0037]所述轉子齒和定子齒外部輪廓之間為所述氣隙。[0038]所述轉子電樞繞組為兩相繞組，相鄰兩個轉子電樞繞組連接，依次形成A+相、A-[0041]本發(fā)明為雙凸極結構，采用磁場調制原理，魯棒性強，轉矩密度高。定子鐵芯凹槽和轉子鐵芯凹槽中均設置有繞組，定子電樞繞組通入電流包含直流部分和交流部分，轉子電樞繞組通入三相交流電。正常工作時，兩套繞組同時工作輸出機械轉矩疊加，進一步提高了轉矩密度，并且在任意一套繞組故障時也能產(chǎn)生轉矩，提高了電機的容錯能力。[0042]本發(fā)明電機具有轉矩密度高，容錯能力強，且能實現(xiàn)多模態(tài)運行。在正常運行時，定轉子電樞繞組同時供電，實現(xiàn)高轉矩密度高效率輸出。在電機定子或轉子電樞繞組故障健康相繞組電流重構，電機相當于同步磁阻電機運行，實現(xiàn)短時滿載運行；當定子電樞繞組故障時，切除定子電樞繞組供電，電機相當于直流偏置游標磁阻電機運行，實現(xiàn)短時滿載運行。[0043]不同于開關磁阻電機、電勵磁同步電機等現(xiàn)有電機類型只有一套電樞繞組，雙電樞繞組多重電磁轉矩單定子單轉子磁阻電機通過對電機定轉子槽數(shù)、定轉子電樞繞組極對數(shù)槽數(shù)的配合選擇，使得電機在正常運行時將含有多重電磁轉矩分量，具有極高的轉矩密度。同時在一套繞組故障時，通過重構或增大健康繞組的電流配置，實現(xiàn)滿載輸出，保證了足夠的容錯性能。該發(fā)明在包括但不限于車輛輪轂電機驅動系統(tǒng)、航空航天、深海探測等等要求電機具有高轉矩密度高容錯能力的應用場合將具有廣泛的應用前景。附圖說明[0044]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；[0045]圖2為轉子繞組連接示意圖；[0046]圖3為定子繞組連接示意圖。電樞繞組。具體實施方式[0048]本發(fā)明一種定轉子雙電樞繞組多重電磁轉矩單氣隙磁阻電機結構包括定子、轉子，且定、轉子鐵芯均為凸極結構，定、轉子間具有氣隙，轉子包括轉子鐵芯和轉子電樞繞組，轉子鐵芯向內(nèi)凸出形成轉子齒，轉子電樞繞組采用分數(shù)槽集中繞組的結構纏繞在轉子齒上；定子包括定子鐵芯和定子電樞繞組，定子鐵芯向外凸出形成定子齒，定子電樞繞組采用三相對稱繞組結構纏繞在定子齒上。[0049]需要聲明的是本發(fā)明所提出的定轉子是相對的，根據(jù)實際應用場合和系統(tǒng)成本考慮最終確定。7子電樞繞組；定子電樞繞組通入三相對稱電流，并按照ip、ig、i的順序依次通入定子電樞繞組。轉子電樞繞組為兩相繞組，通過電刷滑環(huán)、旋轉變壓器等可行的裝置通入交流疊加直流分量的復合電流，各相電流表達式為：[0061]轉子電樞繞組直流分量產(chǎn)生的極對數(shù)為Pa的靜止磁動勢通過齒數(shù)為N的定子齒所形成的磁導波進行磁場調制后，產(chǎn)成的旋轉勵磁磁場與轉子電樞繞組交流分量產(chǎn)生的極對數(shù)為P?的基波磁動勢滿足關系：[0063]定子電樞繞組的極對數(shù)為Pas,通入交流電后，形成Pa對極的定子旋轉磁勢，當與轉子直流分量產(chǎn)生的未經(jīng)調制的直流旋轉磁場極對數(shù)相同，即滿足下述公式時，會產(chǎn)生定子電磁轉矩。[0065]當轉子槽數(shù)N與定子電樞繞組的極對數(shù)為Pa滿足下述公式時，將會產(chǎn)生類似于同步磁阻轉矩的磁阻轉矩分量。[0067]定子繞組通入交流電后，形成的Pa對極的定子旋轉磁勢，經(jīng)過齒數(shù)N的定子齒所形成的磁導波進行磁場調制后，產(chǎn)生的旋轉磁場與轉子交流分量產(chǎn)生的旋轉磁場極對數(shù)相[0069]以上分析表明，若電機參數(shù)選擇合適，將會產(chǎn)生四部分轉矩，一是轉子電樞繞組直流分量通過定子齒部調制成的旋轉磁場與轉子電樞繞組交流分量產(chǎn)生的旋轉磁場相互作用產(chǎn)生轉矩；二是轉子電樞繞組直流分量未經(jīng)調制產(chǎn)生的直流旋轉磁場與定子電樞繞組交8定子電樞繞組交流量產(chǎn)生的旋轉磁動勢經(jīng)過定子齒調制后與轉子交流分量產(chǎn)生的旋轉磁N=k?msN=k?m而其他滿足上述六個公式的所有槽極配合且符合本專2-1和轉子電樞繞組1,定子4包括定子齒4-1和定子電樞繞組5,轉子電樞繞組1采用分數(shù)槽9[0091]為了更好的解釋本電機的工作原理，下面結合附圖1對本發(fā)明進行說明。[0092]本發(fā)明電機定、轉槽極配合為9/8,轉子電樞繞組中直流分量產(chǎn)生4對極旋轉磁動勢，交流分量產(chǎn)生5對極旋轉磁動勢，定子電樞繞組產(chǎn)生4對極旋轉磁動勢。轉子電樞繞組直流分量產(chǎn)生的4對極靜止磁動勢經(jīng)過定子齒磁場調制之后，產(chǎn)生的5對極旋轉磁場和轉子交流分量磁場耦合，產(chǎn)生第一部分轉矩分量；轉子電樞繞組直流分量未經(jīng)調制產(chǎn)生的4對極旋轉磁動勢與定子電樞繞組交流分量產(chǎn)生的4對極旋轉磁場耦合，產(chǎn)生第二部分轉矩分量；定子電樞繞組交流分量與轉子凸極所形成的第三部分磁阻轉矩分量；定子電樞繞組產(chǎn)生的4對極旋轉磁動勢經(jīng)過定子齒調制后，產(chǎn)生的5對極旋轉磁場和轉子交流分量產(chǎn)生的5對極旋轉磁場耦合，產(chǎn)生第四部分轉矩。當四部分轉矩作用于轉子的方向相同時，合成的電磁轉矩[0093]如圖2和圖3所示，所述轉子電樞繞組為兩相繞組，相鄰兩個轉子電樞繞組連接，依[0094]當轉子電樞繞組故障時，切除轉子電樞繞組供電，對健康相電流重構，電機相當于8極同步磁阻電機運行，實現(xiàn)短時滿載運行；當定子電樞繞組故障時，切除定子電樞繞組供電，電機相當于2相直流偏置游標磁阻電機運行，實現(xiàn)短時滿載運行。因此，該新型電機具有[0095]本發(fā)明通過對電機結構改進，加入雙電