專利名稱：極端環(huán)境用無電磁耦合高可靠性永磁交流伺服電機的繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組，屬于伺服電機繞組技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在很多極端環(huán)境場合中，比如深地、深海或者深空中，永磁交流伺服電機用來實現(xiàn)尖端設(shè)備中的精密速度控制或者位置控制。在這些場合，驅(qū)動電機的失效會帶來整個設(shè)備的失效，帶來的損失是巨大的，因此需要驅(qū)動電機具有很高的可靠性。解決這個問題的最根本方法是進行硬件備份。由于永磁交流伺服電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相對比較簡單，可靠性很高，因此硬件備份主要針對電機定子，一般多采用雙定子或者雙繞組技術(shù)來實現(xiàn)備份功能。電機采用雙定子結(jié)構(gòu)的缺點是體積大利用率低，采用雙繞組的缺點是要么兩個繞組之間存在相位差，工作単元和備份單元不能完全替換，需要控制策略上做調(diào)整；要么他們之間存在著一定的電氣耦合和磁路耦合，比如繞組端部重疊等，ー個繞組出現(xiàn)故障時對另外ー個繞組的運行也可能產(chǎn)生影響。 根據(jù)上述這些問題，現(xiàn)有的永磁交流伺服電機的設(shè)計都很難滿足高可靠性要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的永磁交流伺服電機都很難滿足高可靠性要求的問題，進而提供一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組設(shè)計。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組設(shè)計，所述電機繞組包括第一単元和第二単元，所述第一単元和第二単元對稱設(shè)置，所述第一単元和第二単元各自獨立。電機定子鐵芯為二十四個齒，在空間上，第一至第六齒、第十三至第十八齒為第一単元，第七至第十二齒、第十九至第二十四齒為第二単元，每個單元也是對稱結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過高可靠性的雙繞組設(shè)計，提高了永磁交流伺服電機可靠運行的冗余。兩個繞組和驅(qū)動電路匹配構(gòu)成兩個獨立単元，可以同時工作，也可以互為硬件備份。當一個單元中的繞組或者驅(qū)動電路發(fā)生故障進行切除時，不會對另外ー個単元的正常運行產(chǎn)生任何影響，兩個繞組互相之間完全獨立，無電氣耦合和磁路耦合，其高可靠性可以滿足極端環(huán)境下的ー些尖端設(shè)備的使用要求。適用于對電機可靠性要求很高的極端環(huán)境領(lǐng)域，如深空探測等高技術(shù)領(lǐng)域。


圖I是本發(fā)明電機定子繞組的結(jié)構(gòu)示意 圖2是單元中的繞組分布示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進ー步的詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。如圖I和圖2所示，本實施例所涉及的一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組設(shè)計，所述電機繞組包括第一単元Ul和第二単元U2，所述第一単元Ul和第二単元U2對稱設(shè)置，且各自獨立。電機定子鐵芯 為二十四個齒，采用Y=I的集中繞組，在空間上，第一至第六齒、第十三至第十八齒為第一単元U1，第七至第十二齒、第十九至第二十四齒為第二単元U2，每個單元也是對稱結(jié)構(gòu)。I、本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)ー，是電機定子采用雙繞組結(jié)構(gòu)，且兩個繞組完全對稱。設(shè)計時使得它們的電勢系數(shù)、電阻、電感、相位等參數(shù)完全相同。既可以同時工作，又可以互為備份。2、本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)ニ，是兩個繞組之間完全獨立，無任何電氣耦合，包括端部重置等。3、本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)三，是兩個繞組在圓周方向的分布在空間上是完全錯開的，它們之間的磁路耦合極小因而可以忽略，不存在互感的影響。4、本發(fā)明的基本原理具體說明如下
(I)電機定子繞組的示意圖如圖I所示。通過選擇適當?shù)臉O槽配合，將整個電機繞組設(shè)計成對稱的兩個單元，分別記為Ul和U2。同吋，每個單元在圓周上也是對稱分布的。這樣的好處，是可以在任何一個單元単獨工作時電機轉(zhuǎn)子的受カ是均勻?qū)ΨQ的，這樣可以有效減少磁拉カ帶來的電機振動和噪音。(2)在每個單元中，采用節(jié)距Y=I的集中繞組，在每個齒上繞制線圈，這樣同一個単元的不同相之間，以及不同単元之間沒有端部耦合，也沒有其他的電氣耦合。(3)為了采用節(jié)距Y=I的集中繞組，需要磁極數(shù)和槽數(shù)保持一定的配合關(guān)系。在此關(guān)系下，極距和齒距很接近，不同的齒之間幾乎沒有磁路耦合。(4)本發(fā)明中，電機本體要與驅(qū)動電路配套使用。正常工作時，電氣上完全隔離的兩套驅(qū)動電路與完全獨立的兩個繞組分別連接，構(gòu)成兩個獨立驅(qū)動單元，同時工作，且互為備份。當ー個單元出現(xiàn)故障切除時，另外ー個單元繼續(xù)工作，不受任何影響。通過磁場計算可以看出，兩個繞組完全對稱，電勢系數(shù)、電阻、電感、相位等參數(shù)完全相同，但互相之間無任何電磁耦合。與控制電路匹配后，可以實現(xiàn)所要求的獨立運行。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，這些具體實施方式
都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組設(shè)計，其特征在于，所述電機繞組包括第一單元和第二單元，所述第一單元和第二單元對稱設(shè)置，各自獨立。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組，其特征在于，電機定子鐵芯為二十四個齒，在空間上，第一至第六齒、第十三至第十八齒為第一單元，第七至第十二齒、第十九至第二十四齒為第二單元，每個單元也是對稱結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種極端環(huán)境用無電磁耦合的高可靠性永磁交流伺服電機的繞組設(shè)計。所述電機繞組包括第一單元和第二單元，所述第一單元和第二單元對稱設(shè)置，各自獨立。本發(fā)明通過高可靠性的雙繞組設(shè)計，提高了永磁交流伺服電機運行的冗余。兩個繞組和驅(qū)動電路匹配構(gòu)成兩個獨立單元，可以同時工作，也可以互為硬件備份。當一個單元中的繞組或者驅(qū)動電路發(fā)生故障需要切除時，不會對另外一個單元的正常運行產(chǎn)生任何影響。兩個繞組互相之間完全獨立，無電氣耦合和磁路耦合，其高可靠性可以滿足極端環(huán)境下的一些尖端設(shè)備的使用要求，適用于對電機可靠性要求很高的極端環(huán)境領(lǐng)域，如深空探測等高技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號H02K3/28GK102842979SQ201210340500
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者李勇, 鄒繼斌, 徐永向, 胡建輝, 王亮, 陸永平, 劉彥彬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學