一种跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机制造技术

本发明专利技术提供一种跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机，包括，定子组件，包括定子支架、设置在所述定子支架上的定子铁芯，所述定子铁芯上设置有绕组；转子组件，绕所述定子组件中心轴转动，包括转子铁芯和设置在所述转子铁芯内的转子永磁体，所述转子铁芯上还连接有转子支架；容错组件，包括设置在定子支架上的导磁端板，所述导磁端板内设置有电励磁绕组，所述定子铁芯内开设有定位槽，所述定子铁芯轭部内设置有定位拉杆与所述导磁端板连接；实现电机的高磁负荷设计，达到电机高功率密度的目标；利用电励磁绕组控制导磁端板位置，改变故障时的电枢阻抗，实现短路电流的抑制，同时容错组件简单易加工，能够提升电机在高磁负荷状态下的强容错能力。的强容错能力。的强容错能力。

A radial axial compound excitation fault-tolerant motor for cross dielectric electric propulsion

【技术实现步骤摘要】
一种跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机


[0001]本专利技术涉及跨介质电机
，特别是，涉及一种跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机。

技术介绍

[0002]作为跨介质飞行器的关键技术之一，跨介质推进系统必须具备在水/空两种介质下持续稳定工作的能力，即满足空中推进高速大功率和水下推进低速大转矩的动力需求。永磁电机具有高功率密度、高效率的特点，契合了跨介质推进系统的技术需求，可构成一种极具发展潜力的跨介质推进电机。
[0003]飞行器推进系统在同一介质下运行时，需求转矩与转速的平方呈正比关系，无需考虑电机弱磁扩速运行能力。同时考虑到永磁推进电机需要兼具高磁负荷以保证高功率密度的设计需求，不管是内转子、外转子、还是轴向磁场结构多采用表贴式转子结构。为了获得良好的气隙磁密，降低谐波含量并实现转子减重，中大功率的永磁电机转子采用Halbach阵列的充磁方式。为了实现电机的高功率密度，径轴向磁通叠加形成的复合励磁结构被多项专利提及。专利CN110120716A公开了一种组合阵列式外转子轴径向混合磁通永磁电机，定子齿包括轴向和径向齿，齿上分别对应缠绕轴向、径向线圈；专利CN105790470A公开了一种双定子复合结构转子径轴向混合磁路永磁同步电机及方法，电机内部包含径轴向定子，存在两套定子槽与绕组。以上两种结构方案，虽然对功率密度、聚磁效果有一定的提高，但电机结构复杂，电机故障风险增加且故障下短路电流无法抑制，降低了系统的可靠性。
[0004]永磁电机，需具备强容错能力以保障可靠性与安全性。为了实现电机的高可靠性，针对电机本体的容错办法被多项专利提及。专利CN113255281A公开了一种容错式低短路电流的双三相永磁电机绕组设计方法，能够在减小电机互感的同时提升电机的自感幅值，有效抑制短路电流，但考虑到跨介质推进电机的运行特性，该设计方法无法满足电机正常运行状态下的高功率密度要求。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于：在保证电机高功率密度要求的同时，规避电机高磁负荷状态下的故障风险，从而提供一种跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机，包括，定子组件，包括定子支架、设置在所述定子支架上的定子铁芯，所述定子铁芯上设置有绕组；转子组件，绕所述定子组件中心轴转动，包括转子铁芯和设置在所述转子铁芯内的转子，所述转子铁芯上还连接有转子支架；以及，容错组件，包括设置在定子支架上的导磁端板，所述导磁端板内设置有电励磁绕组，所述定子铁芯内开设有定位槽，所
述定子铁芯轭部内设置有定位拉杆与所述导磁端板连接。
[0008]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：所述转子永磁体包括径向转子永磁体和轴向转子永磁体，所述径向转子永磁体包括径向内转子永磁体和径向外转子永磁体沿径向套装于所述转子铁芯内，所述径向内转子永磁体和所述径向外转子永磁体为若干对弧形磁钢围成的圆环，且贴合所述转子铁芯内壁设置，所述径向内转子永磁体和径向外转子永磁体与所述定子铁芯之间均留有气隙。
[0009]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：所述轴向转子永磁体套装于所述转子铁芯内，所述轴向转子永磁体包括若干块扇形磁钢围成的圆环，贴合所述转子铁芯内壁设置，所述轴向转子永磁体的内外径与所述径向内转子永磁体和径向外转子永磁体共端连接。
[0010]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：所述转子组件上连接有转轴，所述转轴与所述转子组件的中心轴同轴设置。
[0011]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：所述径向内转子永磁体和径向外转子永磁体分别包括两种不同尺寸的磁钢交替排列形成。
[0012]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：所述定子铁芯与所述径向转子和轴向转子之间设置有密封护罩。
[0013]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：所述转轴外侧设置有轴承，所述轴承固定在所述定子支架内，所述定子支架与所述定子铁芯在轴向设置有间隙。
[0014]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：所述导磁端板的内外径与所述定子铁芯的内外径一致。
[0015]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：导磁端板上沿径向设有电励磁绕组。
[0016]作为本专利技术所述跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机的一种优选方案，其中：所述定位拉杆沿轴向设置，所述定位拉杆个数与所述定位槽槽数保持一致，所述定位拉杆一端穿透所述导磁端板插入所述定子支架内部，另一端插入所述定子铁芯轭部内，与所述定子铁芯靠近所述轴向转子的一端面齐平。
[0017]本专利技术的有益效果：通过将传统电机拓扑融合重构，提供了一种含有径向转子和轴向转子三维磁路复合结构的电机，实现电机的高磁负荷设计，达到电机高功率密度的目标；利用电励磁绕组控制导磁端板位置，改变电枢阻抗的瞬时值，来实现短路电流的抑制，同时容错组件简单易加工，能够提升电机在高磁负荷状态下的强容错能力。通过定子密封实现定子组件密封隔离，满足跨介质电推进系统水、空双介质运行要求，克服电机在水/空两种介质下无法持续稳定输出动力的缺点。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0019]图1为本专利技术提供的电机的整体结构示意图；
[0020]图2为本专利技术提供的电机的爆炸示意图；
[0021]图3为电机处于正常运行和故障两种状态下的侧视图；
[0022]图4为电机处于正常运行和故障两种状态下的结构示意图；
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0024]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供了一种跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机，如图1
‑
4所示，
[0027]包括定子组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机，其特征在于：包括，定子组件(100)，包括定子支架(101)、设置在所述定子支架(101)上的定子铁芯(102)，所述定子铁芯(102)上设置有绕组；转子组件(200)，绕所述定子组件(100)中心轴转动，包括转子铁芯(201)和设置在所述转子铁芯(201)内的转子永磁体(210)，所述转子铁芯(201)上还连接有转子支架(204)；以及，容错组件(300)，包括设置在定子支架(101)上的导磁端板(301)，所述导磁端板(301)内设置有电励磁绕组(302)，所述定子铁芯(102)内开设有定位槽(303)，所述定子铁芯(102)轭部内设置有定位拉杆(304)与所述导磁端板(301)连接。2.根据权利要求1所述的跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机，其特征在于：所述转子永磁体(210)包括径向转子永磁体(202)和轴向转子永磁体(203)，所述径向转子永磁体(202)包括径向内转子永磁体(202a)和径向外转子永磁体(202b)沿径向套装于所述转子铁芯(201)内，所述径向内转子永磁体(202a)和所述径向外转子永磁体(202b)为若干对弧形磁钢围成的圆环，且贴合所述转子铁芯(201)径向内壁设置，所述径向内转子永磁体(202a)和径向外转子永磁体(202b)与所述定子铁芯(102)之间均留有气隙。3.根据权利要求2所述的跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机，其特征在于：所述轴向转子永磁体(203)套装于所述转子铁芯(201)内，所述轴向转子永磁体(203)包括若干块扇形磁钢围成的圆环，贴合所述转子铁芯(201)轴向内壁设置，所述轴向转子永磁体(203)的内外径与所述径向内转子永磁体(202a)和径向外转子永磁体(202b)共端连接。4.根据权利要求3所述的跨介质电推进径轴向复合励磁容错电机，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘业，孙明宇，魏梓强，杨建飞，丁树业，张卓然，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：