模块组合式永磁电机由于具有较好的容错性，适合风力发电、船舶推进以及其他特殊工况模块组合式永磁电机定子由多个相互独立的扇形定子模块组成，扇形定子模块分别独立生产加工，最后拼接成一个完整的环形定子。定子绕组采用大跨距和小跨距线圈相结合的方式，实现了各个扇形定子模块机械上和电气控制上互相独立。
这种新型模块定子结构能够降低生产制造难度，提高冲片利用率，方便运输和简化维修拆卸过程。球磨机用直驱永磁电机体积巨大，采用模块组合式永磁电机解决了大型电机制造以及维修的难题。此外，当某个模块定子出现故障无法正常运行时，可以停止给该模块定子供电，其他定子模块继续正常运行，同时可增加非故障定子模块的电流，用来维持额定输出转矩不变，保证电机能够正常可靠地工作。。
模块电机定子如图1所示。模块定子结构如图1a所示。模块组合式永磁电机的绕组与常规电机定子绕组的区别在于，定子模块中的绕组跨距不是一种，而是采用大小两种跨距相结合的不等跨距绕组，如图1b所示。
图1 模块电机定子
不等跨距绕组中的小跨距线圈与普通绕组一致，而在一个单元电机末端的线圈不再继续顺着原方向继续下线，而是反方向与单元电机的另一端进行连接，与常规双层绕组线圈相比，大跨距绕组只是改变了绕组端部的连接方式，而绕组在槽中有效部分的排布情况与常规双层绕组是一致的，不会改变电机内部的机电能量转换。因此，一个单元电机内的三相绕组不会跨在其他单元定子的铁心上，使得各个定子单元模块可相互独立。
每个定子模块都有一套三相绕组，整台电机有多套三相绕组，各个定子模块的三相绕组不与其他模块的三相绕组相连。采用不等跨距绕组相结合的方式，通过大跨距线圈反向嵌放实现每个定子模块中的三相绕组结构上完全独立，绕组在控制上也是相互独立的，每个定子模块都有独立的变频器控制，实现了各定子模块机械与电气互相解耦，控制系统如图2所示。
图2 模块组合式永磁电机控制系统
图3 样机定子结构
当某定子模块发生故障时，切除故障模块，其余定子模块可以继续工作，同时可增加非故障定子模块绕组中的电流，来维持总输出转矩不变，保证了系统的可靠性，因此模块组合式永磁电机有着良好的容错性。
本文摘编自2022年第18期《电工技术学报》，论文标题为“基于非线性混合模型的模块组合式永磁电机磁场解析”，作者为沈阳工业大学电气工程学院的刘云飞、张炳义 等。
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