[发明专利]低速大转矩永磁无刷电机的分数槽绕组

说明书

技术领域

本发明属于永磁无刷电机技术领域，具体的说，本发明涉及永磁无刷电机中多相多极的绕组节距为1槽距的分数槽绕组。

背景技术

无刷电机是二十世纪五十年代随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型直流电机，应用范围越来越广，不仅局限在微型高速驱动电机领域，在中小型低速大转矩直接驱动系统中也显露其优良特性。无刷电机的绕组通常采用三相星型绕组，最少的磁极数是2极，对应的槽数最少为6槽，若为4极，则为12槽等等，即槽数通常是磁极的3(相数)倍(叶金虎等：《无刷直流电动机》，科学出版社(第一版)1982.1，pp 17-20)；在低速无刷电机系统中，多数采用多极结构或多相多极结构，实现低速平稳的大转矩输出。但是，随着磁极和相数的增加，一定尺寸的电机槽数就增加几倍，受机械工艺的限制，磁极和相数也不能过多，所以，低速大转矩的特性受到一定的限制。由于传统的分数槽绕组的工艺复杂性，且槽数远大与磁极数，所以分数槽绕组多数在大型水轮发电机中和特殊用途的交流电机中采用，多数电机都不采用。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于无刷电机中的绕组节距为1槽距的分数槽绕组，该分数槽绕组可实现槽数与磁极数相近，可应用于低速大转矩永磁无刷电机中。

为实现上述发明目的，本发明提供的低速大转矩永磁无刷电机的分数槽绕组，包括定子铁芯的结构为无槽结构，该绕组的线圈设置在定子铁芯的端面上，与转子上N、S极交替排布的磁极相对应，所述绕组的节距为1槽距，双层叠绕，在一个相带内分布Q个串联绕组构成一相绕组，其他相绕组按电机相序依次循环排布；其特征在于，磁极数P与铁芯槽数Z及相数M和Q满足如下条件：

1)当Q为奇数时，铁芯槽数Z＝Q×M×K，磁极数P＝Z±K；其中Q＝1、3、5、7、9、……，相数M＝2、3、4、5、6、7、8、9、10、……，K为自然数1、2、3、4、5、……；

2)当Q为偶数时，铁芯槽数Z＝Q×M×K，磁极数P＝Z±2K；其中Q＝2、4、6、8、10、……，相数M＝2、3、4、5、6、7、8、9、10、……，K为自然数1、2、3、4、5、……。

上述技术方案中，所述磁极为钕铁硼永磁材料制成的磁极，永磁磁极转子可以是内转子、外转子或端面转子。

上述技术方案中，所述的低速大转矩永磁无刷电机的分数槽绕组，可安装在永磁无刷电动机或永磁无刷发电机中。

本发明可以适用各种尺寸和功率等级的低速大转矩永磁无刷电机。由于线圈节距为1槽距，电机绕组的端部长度可以显著缩短，即可以节省绕组材料(同时由于电机轴向长度缩短等又可以节省结构材料)又节能(减少电机铜损耗及附加损耗)；同时绕组的制作工艺简单，可以直接手工嵌绕或自动嵌线机嵌线，适宜大批量工业化生产。对于一定尺寸的永磁无刷电机而言，随着永磁磁极的增多，可使导磁轭磁密降低，减少了用铁量，使电机重量减轻；同时对瓦型(内转子、外转子磁体)永磁体的曲率半径加大，可用长方体代替，降低了永磁体的加工成本。

附图说明

图1是分布数Q＝1时的三相绕组展开图

图中绕组的排布规律是：槽数Z＝Q×M×K(M表示相数即M＝3，K为自然数1、2、3、4、5、6、……)为3、6、9、12、15、18……时，则磁极数P＝Z±K取值为2、4、6、8、10、12……(当取“-”时，为短距)，或取值为4、8、12、16、20、24……(当取“+”时，为长距)

图2是分布数Q＝2时的三相绕组展开图

图中绕组的排布规律是：槽数Z＝Q×M×K(M表示相数即M＝3，K为自然数1、2、3、4、5、6、……)为6、12、18、24、30、36……时，则磁极数P＝Z±2K取值为4、8、12、16、20、24……(当取“-”时，为短距)，或取值为8、16、24、32、40、48……(当取“+”时，为长距)

图3是分布数Q＝3时的三相绕组展开图

图中绕组的排布规律是：槽数Z＝Q×M×K(M表示相数即M＝3，K为自然数1、2、3、4、5、6、……)为9、18、27、36、45、54……时，则磁极数P＝Z±K取值为8、16、24、32、40、48……(当取“-”时，为短距)，或取值为10、20、30、40、50、60……(当取“+”时，为长距)

图4是分布数Q＝4时的三相绕组展开图