[发明专利]三种无刷电机分数槽分布绕组图

说明书

技术领域：

本发明属于永磁直流无刷电机领域，本发明是三种分数槽分布绕组布线图。

背景技术：

整数槽永磁直流无刷电机因齿槽力矩的存在，严重影响了电机的控制性能，是该领域专业技术人员所共知的。一般采用斜槽、斜极、开辅助凹槽等措施进行优化；斜槽和斜极方法是大多数设计人员使用的，但是目前使用的绕组方案斜槽或斜极后，因斜槽或斜极角度太大，电机的电磁转矩会明显降低，并会产生附加的轴向力；而采用分数槽集中绕组虽然工艺简单，但又会造成定子磁势中的谐波含量增加及定子齿、槽对磁场分布的影响增大，使电机脉动转矩增大(《微特电机》2004年第5期《集中绕组永磁无刷电动机》-刘利宏)。

发明内容：

本发明的目的是提供用于永磁直流无刷电机的，具有低齿槽力矩的分数槽分布绕组，适用于3相无刷电机、永磁伺服电机、永磁同步发电机等。本发明是3种分数槽分布绕组的绕组分布图和排列顺序表。本发明绕组的槽数是33槽(极数2P＝8)、81槽(极数2P＝20)、111槽(极数2P＝28)。

为实现发明的目的：33槽8极绕组节距设定为4，解决电势平衡的方法是采用：aabcc，abcc，abcc，abbc，abbc，abbc，aabc，aabc的分布顺序，设计出绕组分布图图1。

为实现发明的目的：81槽20极绕组节距设定为4，解决电势平衡的方法是采用：

aabcc，abcc，abcc，abcc，abcc，abcc，abcc，abbc，abbc，abbc，abbc，abbc，abbc，abbc 的分布顺序，设计出绕组分布图图2。

为实现发明的目的：111槽28极绕组节距设定为4，解决电势平衡的方法是采用：aabc，aabc，aabc，aabc，aabc，aabc，aabc，aabc，aabc，abbc，abbc，abbc，abbc，abbc，abbc，abbc，abbc，abbc，abcc，abcc，abcc，abcc，abcc，abcc，abcc，abcc，abcc，abc的分布顺序，设计出绕组分布图图3。

本发明有效解决了无刷电机的齿槽力矩大、分数槽分布绕组电势平衡问题。

附图说明：

图1：33槽8极绕组分布图

图2：81槽20极绕组分布图

图3：111槽28极绕组分布图

具体实施例：

实施例1：

永磁直流无刷电机齿槽力矩的基波频率，等于极数和槽数的最小公倍数，基波频率值越小，齿槽力矩越大，使极数和槽数的最小公倍数等于极数和槽数的乘积，使齿槽力矩基波频率做到最高，可以有效降低直槽齿槽力矩波动的幅值。对此谭建成先生的《永磁直流无刷电机技术》中有详细阐述及分析。采用奇数槽绕组可以有效减小永磁电机的齿槽力矩，这一点在有刷直流电机中已经广泛应用，将这一原理移植到永磁直流无刷电机中同样可以解决齿槽力矩大的问题。直流无刷电机和有刷直流电机具有完全不同的运行原理，并且采用奇数槽最大的困难是解决电势平衡问题。

对比业内人士共知的9槽8极永磁直流无刷电机的极数和槽数，其最小公倍数是72；现有48槽8极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是48；现有72槽24极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是72。本发明中槽数最少的33槽8极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是264，111槽28极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是3108，81槽20极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是1680，基波频率明显高于现有方案数倍，转矩波动幅值明显减小。现有方案都需要采用斜槽结构才能降低齿槽力矩，本发明采用直槽结构就可以使齿槽力矩降到极低值，本发明三种方案都进行了实际检测和对比。

实施例2：

图1是33槽8极绕组分布图，采用双层绕组，为短距绕组，每相11槽，每相共22个元件边，每相由11个元件组成，每极每相槽数为1.375槽。由于元件数不能被8整除，所以每极下元件数就不一样，无法采用传统分布形式连接绕组各元 件使各相电势平衡。本发明为了解决电势平衡问题，通过计算绕组元件电气角度位置，设计出33槽8极元件排列顺序：aabcc，abcc，abcc，abbc，abbc，abbc，aabc，aabc，通过不对称设计解决了33槽8极绕组电势平衡问题。并绘制出绕组分布图图1，经过实际测试，电机性能优良。