同向环轭绕组极槽配合的单元电机制造技术

本发明专利技术提供了一种同向环轭绕组极槽配合的单元电机。该电机包括：定子铁心；M相绕组，每相绕组包括a个绕设在定子铁心轭部上的线圈，M和a分别为正整数，所有线圈具有相同的绕制方向；一个或两个转子，每个转子上设置有与绕组的一侧相对的多个磁体单元，且磁体单元的等效磁极朝向绕组；在a＝1的情况下，每个转子上磁体单元的数量设置为正偶数个；在a>1的情况下，每相绕组的线圈相邻设置；每个转子上磁体单元的数量为2P，且P≠k1*M且为正整数，其中k1为不等于a正整数倍的正整数。本发明专利技术的方案对于绕组以及磁体的配合进行改进，保证电机正常运转，从而提高电机性能。从而提高电机性能。从而提高电机性能。

【技术实现步骤摘要】
同向环轭绕组极槽配合的单元电机


[0001]本专利技术涉及电机领域，特别是涉及一种同向环轭绕组极槽配合的单元电机。

技术介绍

[0002]现有电机对性能要求不断提高，传统非直驱电机因存在中间传动机构，如齿条、丝杠、减速机等，造成了系统刚性、响应特性以及电机整体效率的降低。相比之下，直驱电机省去了中间传动环节，由电机直接驱动负载，具有结构精简、控制精度高以及损耗低的优势。直驱电机受安装空间限制，并且考虑到轻量化需求，因此对转矩密度要求较高。
[0003]绕组结构及极槽配合方式对电机的绕组系数及反电动势常数有较大的影响，通过改变绕组结构及极槽配合方式可有效实现电机转矩密度的提升。现有技术中公开了一些整数槽绕组以及分数槽绕组的连接方式。其中整数槽绕组的连接方式具有相对较高的反电动势常数，但整数槽绕组通常极对数较少，不利于转矩密度的提升。而分数槽绕组可实现更多的极对数，但其绕组系数相对偏低，会造成输出转矩的下降。
[0004]因此，现有技术的电机，特别对于直驱电机，转矩密度较小，性能提升存在技术难度。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是要提供一种提高转矩密度的同向环轭绕组极槽配合的单元电机。
[0006]本专利技术的进一个目的是要在相同条件下提供更高的转矩输出能力。
[0007]本专利技术的另一个进一个目的是要使得绕组和磁体灵活搭配更加灵活，为低速大转矩应用领域提供优选的电机设计方案。
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种同向环轭绕组极槽配合的单元电机，其特征在于包括：
[0009]定子铁心；
[0010]M相绕组，每相绕组包括a个线圈，线圈环绕于定子铁心的轭部，M和a 分别为正整数，M相绕组的所有线圈具有相同的绕制方向；
[0011]一个或两个转子，每个转子上设置有与线圈的一侧相对的多个磁体单元，且磁体单元的等效磁极朝向线圈；其中
[0012]在a＝1的情况下，每个转子上磁体单元的数量设置为正偶数个；
[0013]在a>1的情况下，每相绕组的线圈相邻设置；每个转子上磁体单元的数量为2P，且P≠k1*M且为正整数，其中k1为不等于a正整数倍的正整数。
[0014]可选地，在a>1的情况下，每相绕组的a个线圈串联连接，其首端分别位于定子铁心朝向一个转子的第一侧，末端分别位于定子铁心与第一侧相对的第二侧，上一线圈的末端连接下一线圈的首端，使得各相绕组的首端和其中各线圈的首端位于同一侧，各相绕组的末端和其中各线圈的末端位于同一侧；各相绕组均沿着绕组的首端或者沿着绕组的末端通
入交流电。
[0015]可选地，在a＝1的情况下，当每个转子上磁体单元的数量为M的偶数倍时， M相绕组用于接入同相位的交流电，从而形成单相电机，当每个转子上磁体单元的数量不等于M的偶数倍的情况下，M相绕组分别用于接入多相交流电，从而形成多相电机，每相绕组在朝向一个转子的第一侧形成一条有效边；
[0016]在a>1的情况下，M相绕组分别用于接入多相交流电，从而形成多相电机，每相绕组在朝向一个转子的第一侧形成连续的a条有效边。
[0017]可选地，M＝3，并且在单元电机作为多相电机的情况下，3相绕组分别用于接入三相交流电源中的一相；或者
[0018]在单元电机作为单相电机的情况下，3相绕组分别用于接入同相位的交流电。
[0019]可选地，M＝3，3相绕组分别包括一个线圈；并且每个转子上设置有四个磁体单元，从而形成3绕组4磁极的配合结构。
[0020]可选地，定子铁心开设有多条定子槽，每条定子槽用于布置一个线圈；或者
[0021]定子铁心具有连续完整的壁面，线圈直接绕设在定子铁心上。
[0022]可选地，
[0023]每个转子上设置的多个磁体单元规格一致，且设置在该转子与定子铁心相对的一侧，相邻的磁体单元的等效磁极方向设置为相反。
[0024]可选地，转子与定子铁心的径向间隔设置，并且转子上磁体单元的等效磁极方向沿定子铁心的径向设置，与线圈位于定子铁心周壁的区段相对。
[0025]可选地，转子包括第一径向转子和第二径向转子，并且
[0026]第一径向转子与定子铁心同轴设置，位于定子铁心的外周，并与定子铁心的外周壁之间形成气隙，第一径向转子的内周壁设置有多个第一径向磁体单元，第一径向磁体单元的等效磁极方向沿定子铁心的径向方向；
[0027]第二径向转子与定子铁心同轴设置，位于定子铁心的中心孔内，并与定子铁心的内周壁之间形成气隙，第二径向转子的外周壁设置有多个第二径向磁体单元，第二径向磁体单元的等效磁极方向沿定子铁心的径向方向；
[0028]第一径向转子和第二径向转子配置为同速转动，并且第一径向磁体单元与第二径向磁体单元一一相对，相对的第一径向磁体单元与第二径向磁体单元的等效磁极方向设置为同名磁极相对。
[0029]可选地，转子与定子铁心的轴向端部间隔设置，并且转子上的磁体单元的等效磁极方向平行于定子铁心的轴向设置，与线圈位于定子铁心轴向端部的区段相对。
[0030]可选地，转子包括第一轴向转子和第二轴向转子，并且
[0031]第一轴向转子与定子铁心同轴设置，位于定子铁心的轴向第一端，并与定子铁心的轴向端壁之间形成气隙，第一轴向转子朝向定子铁心的轴向端壁的一侧设置有多个第一轴向磁体单元，第一轴向磁体单元的等效磁极平行于定子铁心的轴向；
[0032]第二轴向转子与定子铁心同轴设置，位于定子铁心的轴向第二端，并与定子铁心的轴向端壁之间形成气隙，第二轴向转子朝向定子铁心的轴向端壁的一侧设置有多个第二轴向磁体单元，每组第二轴向磁体单元的等效磁极平行于定子铁心的轴向；
[0033]第一轴向转子和第二轴向转子配置为同速转动，并且第一轴向磁体单元与第二轴
向磁体单元一一相对，相对的第一轴向磁体单元与第二轴向磁体单元的等效磁极方向设置为同名磁极相对。
[0034]若每相绕组具有的绕组的数量定义为a(每相绕组具有连续的绕组数量为 a)，则电机的全部绕组数量S＝M*a。
[0035]在定子铁心开设有多条定子槽的情况下，当a＝1时，每相绕组的一个线圈只占用一个定子槽，定子铁心上的全部线圈数量S等于绕组相数M，绕组排列方式为A、B、C
…
M。同向环轭绕组可搭配任意对极磁体单元，即极槽配合形式可为M线圈2P极(P为正整数)，且P＝k*M(k为正整数)时，M个绕组同相位，电机构成单相电机，也即在P＝k*M(k为正整数)时，M个绕组接入同相位的交流电源，M个绕组形成M个并联绕组。
[0036]当a>1时，每相绕组具有a个线圈，同相绕组的线圈的相邻排列，全部线圈组的排列顺序为A1线圈、A2线圈、
……
Aa线圈，B1线圈、B2线圈、
……ꢀ
Ba线圈，C1线圈、C2线圈、
……
Ca线圈，
……
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同向环轭绕组极槽配合的单元电机，其特征在于包括：定子铁心；M相绕组，每相所述绕组包括a个线圈，所述线圈环绕于所述定子铁心的轭部，M和a分别为正整数，所述M相绕组的所有线圈具有相同的绕制方向；一个或两个转子，每个所述转子上设置有与所述线圈的一侧相对的多个磁体单元，且所述磁体单元的等效磁极朝向所述线圈；其中在a＝1的情况下，每个所述转子上磁体单元的数量设置为正偶数个；在a>1的情况下，每相所述绕组的线圈相邻设置；每个所述转子上磁体单元的数量为2P，且P≠k1*M且为正整数，其中k1为不等于a正整数倍的正整数。2.根据权利要求1所述的同向环轭绕组极槽配合的单元电机，其中在a>1的情况下，每相所述绕组的所述a个线圈串联连接，其首端分别位于所述定子铁心朝向一个所述转子的第一侧，末端分别位于所述定子铁心与所述第一侧相对的第二侧，上一线圈的末端连接下一线圈的首端，使得各相绕组的首端和其中各线圈的首端位于同一侧，各相绕组的末端和其中各线圈的末端位于同一侧；各相所述绕组均沿着绕组的首端或者均沿着绕组的末端通入交流电。3.根据权利要求1所述的同向环轭绕组极槽配合的单元电机，其中在a＝1的情况下，当每个所述转子上磁体单元的数量为M的偶数倍时，所述M相绕组用于接入同相位的交流电，从而形成单相电机，当每个所述转子上磁体单元的数量不等于M的偶数倍的情况下，所述M相绕组分别用于接入多相交流电，从而形成多相电机，每相所述绕组在朝向一个所述转子的第一侧形成一条有效边；在a>1的情况下，所述M相绕组分别用于接入多相交流电，从而形成多相电机，每相所述绕组在朝向一个所述转子的第一侧形成连续的a条有效边。4.根据权利要求3所述的同向环轭绕组极槽配合的单元电机，其中M＝3，并且在所述单元电机作为多相电机的情况下，3相绕组分别用于接入三相交流电源中的一相；或者在所述单元电机作为单相电机的情况下，3相绕组分别用于接入同相位的交流电。5.根据权利要求1所述的同向环轭绕组极槽配合的单元电机，其中M＝3，3相所述绕组分别包括一个所述线圈；并且每个转子上设置有四个所述磁体单元，从而形成3绕组4磁极的配合结构。6.根据权利要求1所述的同向环轭绕组极槽配合的单元电机，其中所述定子铁心开设有多条定子槽，每条所述定子槽用于布置一个所述线圈；或者所述定子铁心具有连续完整的壁面，所述线圈直接绕设在所述定子铁心上。7.根据权利要求1所述的同向环轭绕组极槽配合的单元电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：司纪凯，李森，陈延，聂瑞，吕蒙琦，梁静，彭金柱，王要强，魏彦企，
申请(专利权)人：河南恺源智驱机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：