低互感容错型六相双凸极无刷直流电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及特种电机本体设计领域，尤其涉及一种低互感容错型六相双凸极无刷直流电机。
【背景技术】
[0002]双凸极电机是一种由位置传感器、电力电子功率变换器、永磁或电磁励磁单元、控制器和凸极定转子结构的电机本体组成的新式电机。作为一种新型的变磁阻电机，其磁阻最大值和最小值比值大，有良好的机电能量转换特性和应用前景。
[0003]传统的双凸极电机为三相电机，采用内转子的6N/4N极结构，定子极数为6N，转子极数为4N，N为自然数，表示单元电机数。为了进一步提高电机的可靠性，要求电机能在故障后主动重构系统的软硬件结构，在不损失性能或仅降低部分性能指标的情况下，使系统实现容错运行。六相电机拥有六相定子绕组，这种相数冗余的设计使得六相电机成为容错电机的研究热点和发展方向。
[0004]目前已有的技术中，研究最多的为三相6N/4N结构的电励磁双凸极电机，该电机的励磁绕组跨3个定子极绕制。也有一些关于多相容错型双凸极电机的研究，例如申请号为201110062872.7的中国发明专利:四相双凸极电机，公开了一种单元电机为8/6结构的四相双凸极电机，其定子上每隔4个凸极齿槽内嵌绕励磁元件或安放永磁磁钢，每个定子的凸极齿上分别套装有集中电枢线圈。但是关于六相双凸极电机的研究相对较少，目前公开的报道只有申请号为201510010687.3的中国发明专利:一种直驱电动滚筒用电机，提出了一种单元电机为12/10结构的外转子六相双凸极电机，其定子上每个凸极齿槽内都嵌绕励磁元件或安放永磁磁钢，每个定子的凸极齿上分别套装有集中电枢线圈。
[0005]已有技术中所涉及的六相双凸极电机的每一个定子槽内都布置有励磁元件，相邻的励磁元件极性相反，每个定子极上的集中电枢线圈根据相应励磁元件的极性绕制，因此相邻定子极上电枢线圈的绕制极性也相反。这种励磁元件的排布方式以及相应电枢线圈的绕制形式使得六相定子绕组之间存在较为明显的互感，严重削弱了六相双凸极电机的容错性能。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的六相双凸极电机存在相间互感较强，容错性能较差的问题，提供一种低互感容错型六相双凸极无刷直流电机。
[0007]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
低互感容错型六相双凸极无刷直流电机，包括同转轴设置的定子组件和转子铁心;所述定子组件包括定子铁心、励磁元件以及六相定子绕组;所述定子铁心上设有定子极，所述励磁元件以及六相定子绕组嵌装在相对应的定子极上;所述转子铁心上设有转子极；
所述定子铁心上定子极的数目为12N个，转子铁心上转子极的数目为10N或者14N个，N为自然数； 所述励磁元件的数目为6N个，每个励磁元件跨两个定子极进行排布，相邻励磁元件相连且极性相反；
每一相定子绕组均由同相位的2N个定子极上的定子线圈串联或并联而成，且定子绕组之间的相位角相差为60° ；
所述励磁元件与其对应的两相定子绕组的定子线圈匝链，且励磁元件与其所匝链的定子绕组的极性一致。
[0008]作为本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机进一步的优化方案，当电机极数采用12N/10N匹配时，定子极弧系数为0.4，转子极弧系数为0.5或0.33。
[0009]作为本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机进一步的优化方案，当电机极数采用12N/14N匹配时，定子极弧系数为0.4，转子极弧系数为0.7或0.46。
[0010]作为本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机进一步的优化方案，所述励磁元件为励磁绕组、永磁体或者由励磁绕组、永磁体构成的混合励磁元件。
[0011]作为本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机进一步的优化方案，还包含两个三相全桥变换器，所述六相定子绕组分别与两个三相全桥变换器的桥臂中点一一对应相连。
[0012]作为本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机进一步的优化方案，还包含六个Η桥变换器，所述六相定子绕组分别与六个Η桥变换器的桥臂中点一一对应相连。
[0013]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1.相对于已有技术中的六相双凸极电机，本发明所述六相双凸极电机具有较小的相间互感，实现了绕组之间的电气隔离，具备较好的容错性能；
2.相对于传统三相双凸极电机，本发明所述六相双凸极电机在任意时刻都有四相定子绕组同时工作，在两相导通的同时给另外两相换相，换相转矩脉动小。
【附图说明】
[0014]图1是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机结构示意图；
图2是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机用永磁励磁的示意图；
图3是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机用永磁和电磁混合励磁的示意图；
图4是已有技术中六相双凸极无刷直流电机的绕组自感与相间互感图；
图5是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机的绕组自感与相间互感图；
图6是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机磁链图；
图7是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机反电势图；
图8是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机六相定子绕组与双通道全桥变换器连接图；
图9是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机六相定子绕组与六相Η桥变换器连接图。
[0015]图中，1-励磁绕组，2-电枢绕组，3-转子铁心，4-定子铁心，5-轴，6-永磁体。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明公开了一种低互感容错型六相双凸极无刷直流电机，包括同转轴设置的定子组件和转子铁心;所述定子组件包括定子铁心、励磁元件以及六相定子绕组;所述定子铁心上设有定子极，所述励磁元件以及六相定子绕组嵌装在相对应的定子极上;所述转子铁心上设有转子极；
所述定子铁心上定子极的数目为12N个，转子铁心上转子极的数目为10N或者14N个，N为自然数；
所述励磁元件的数目为6N个，每个励磁元件跨两个定子极进行排布，相邻励磁元件相连且极性相反；
每一相定子绕组均由同相位的2N个定子极上的定子线圈串联或并联而成，且定子绕组之间的相位角相差为60° ；
所述励磁元件与其对应的两相定子绕组的定子线圈匝链，且励磁元件与其所匝链的定子绕组的极性一致。
[0017]当电机极数采用12N/10N匹配时，定子极弧系数为0.4，转子极弧系数为0.5或
0.33ο
[0018]当电机极数采用12Ν/14Ν匹配时，定子极弧系数为0.4，转子极弧系数为0.7或
0.46ο
[0019]励磁元件可以采用励磁绕组，也可以采用永磁体，或者采用由励磁绕组、永磁体构成的混合励磁元件。
[0020]图1是本发明低互感容错型六相双凸极无刷直流电机12/10结构示意图。低互感容错型