一种新型永磁容错电机设计的研究

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1、微电机一种新型永磁容错电机设计的研究焦文娟，王有林，余健鹏，闫燕妮(陕西航空电气有限责任公司，西安710075)摘要：介绍了一种新型的永磁容错电机，提出了永磁容错电机的设计思想和技术特点。解决了电机不对称运行的难题，电机某相绕组或驱动器发生故障时，电机成不对称运行，还具有正常驱动能力。通过2D有限元仿真与试验验证了永磁容错电机的磁隔离特性及抑制短路电流的能力。证明了该永磁电机具有良好的容错性能。关键词：容错；永磁电机；电机设计中图分类号：TM351文献标志码：A文章编号：1001—6848(2010)09—0030—04Re

2、searchofaNewFault—tolerantPermanentMagnetMotorDesignJIA0Wei-juan，WANGYou-lin，YUJian—peng，YANYan—ni(ShaanxiAeroElectricCo．Ltd．，Xi'an710077，China)Abstract：Thepaperintroducedanewfault-tolerantpermanentmagnetmotorandpresentedafault—tolerantpermanentmagnetmotordesignapp

3、roachesandfault—toleranttechniquecharacteristics．Itresolvedthediffi—cultproblemsduringthemotorasymmetryoperation．Theaimistodevelopanormaldrivewhenanywind-ingsordrivers~iledandthemotorisinasymmetryoperation．Italsoverfiedthemagneticisolationandlim—itingofshort—-circu

4、itfaultcurrentperformancesoffault-·tolerantpermanentmagnetmotorbyusing2Dsimula·-tionandtestmethods．Thismethodtestifiesthemotorhasagoodfault—tolerantcharacteristic．KeyWords：Fault·tolerance，Permanentmagnetmotor；Motordesign容错技术创新特点就在于：该技术解决了电机U5l吾不对称控制的难题，电机某一绕组或驱动器某一

5、相许多驱动系统为解决可靠性问题，都采用双余烧坏，电机成不对称驱动时，容错技术还有能力正度或多余度的冗余技术，这就要增加双倍或多倍装常驱动。这个技术特点就是与传统所有的余度控制置，例如，要两台或多台电机和控制器等等，这样本质不同的地方。就使系统复杂化，体积重量大幅度增加。其原因是，1容错电机的设计思想以前的驱动技术很落后，只能对电机进行对称驱动，一旦电机某一绕组或驱动器某一管子烧坏，系统成永磁容错电机除了具有一般永磁同步电机的特不对称时，电机就不能运行。这样被迫要用多套驱点外(体积小、功率密度高和转矩脉动小等等)，还动装置作备

6、份，一旦某一套的某一相出故障了，成必须具备：为不对称状态，就把这一整套装置全部去掉，起用物理隔离：一个定子齿只绕制一相集中绕组；另外一套对称驱动装置。这样，多余度装置必然会由于相间绕组短路会造成两相绕组同时失效，因此使体积重量大增¨引。这种故障是所有故障中最严重的故障。而传统的绕上世纪90年代以后，可以把多相电机的各相和组分布式结构不可避免会出现相间绕组接触的现象，相对应的逆变器支路看成积木结构，根据系统故障所以，相间绕组故障先天性地就存在电机本体之中，的情况，由软件发出命令，实现系统的重构，例如因此采用集中绕组，并且每个定

7、子齿只绕制一相绕六相电机可以重构成五相电机，控制方法也相应变组，从而使得各相绕组间不存在物理上的接触，那化，但能保证最终性能不变。这种智能式的技术一么很自然地就避免了相间绕组短路故障。如图1所出现，在国外就已经把它用于航空工业之中。这个示，各相绕组都没有物理接触。技术就是容错技术。收稿日期：2009．12-24修回日期：2010．01．05·3D·一种新型永磁容错电机设计的研究焦文娟，等一般永磁电机的电感很小，尤其是面贴式永磁电机，可是为了磁隔离采用面贴式结构，这似乎与大电感背道而驰。通过分析发现，永磁容错电机的定子采用极靴

8、结构，并且使用深而宽的定子槽，其目的是增加绕组的漏感，从而增加绕组的感抗。由于采用了永磁体，因此功率因数不会因漏感的增加而减小。由此可见，在设计一台永磁容错电机时，必须图1永磁容错电机的样机同时考虑以上几个条件。而在所有这些条件中，热隔离、物理隔离以及电气隔离很好实现，但要使电机具有磁隔离