CN101030721A

CN101030721A - 无刷直流电机槽数与磁钢数的组合方案

Info

Publication number: CN101030721A
Application number: CN 200610024330
Authority: CN
Inventors: 朱正风; 史玉福
Original assignee: SUZHOU YANGMING ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Current assignee: SUZHOU YANGMING ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-05

Abstract

本发明涉及一种无刷直流电机槽数与磁钢数的组合方案，其特征是定子铁芯的槽数等于相数乘以不小于电机相数的质数K；转子的磁钢极数等于定子槽数加上不等于1、不等于相数、并小于K的质数。这种设计使通电磁极内相邻齿间形成多个闭合磁路，不但大幅增加有效磁路导通面积，还能成倍地缩短磁路，从而大幅地降低铁损与铜损。这样可充分利用铜、铁材料，降低电机的脉震，增大功率密度，提高性能价格比。

Description

无刷直流电机槽数与磁钢数的组合方案

技术领域：

本发明属于机电领域，特别涉及一种无刷直流电机的改进，尤其是一种无刷直流电机槽数与磁钢数的组合方案。

背景技术：

随着电子技术发展，无刷直流电机的应用范围大幅扩大，尤其是在电动车领域，有完全取代有刷电机的趋势。

无刷电机由于相数少(最常采用三相)，低速脉震问题一直很难根除。不断有关于此问题的解决方案提出，有：斜槽方案、分数槽方案、一齿差(定子绕组采用单跨绕法，槽数与转子磁钢数仅差1的)方案。

上述方案各有千秋，都有一定功效，其中一齿差方案最受欢迎。典型的一齿差方案是：转子10片磁钢，定子9槽，单跨绕组，连续排列，每相各占120度空间，不对称分布。其缺点是：有径向分力，影响轴承寿命。

有人在此基础上，再将槽数与磁钢数同乘以一个整数，例如成为36槽、40片磁钢。此方案虽解决了径向力问题，但成倍增加磁钢数后，没能使脉震成倍减小。

还有人在一齿差方案9槽、8片磁钢的基础上，俩数同乘以5，再同加上6，得到51槽、46片磁钢的低速大力矩电机方案，获得很好效果。这里不但具有一齿差技术，还兼有了分数槽的技术成份在内。51槽、46片磁钢的方案，美中不足的是：槽数大于磁钢数，铜线利用率较低。

发明内容：

本发明采用优化定子铁芯槽数与转子磁钢极数的组合，目的是设计一种性价比较高的减小无刷直流电机低速脉震与高速噪音的方案。

本发明的技术方案是这样实现的：一种无刷直流电机槽数与磁钢数的组合方案，电机结构由定子、转子、和支承壳体组成，其特征是定子铁芯的槽数等于相数乘以不小于电机相数的质数K；转子的磁钢极数等于定子槽数加上不等于1、不等于相数、并小于K的质数。

所述的质数是：1，3，5，7，11，13，17，19，23，29，31，37，41，43，47，53，57，59等。

所述的一种无刷直流电机的定子铁芯，其特征是铁芯槽数等于相数M乘以一个质数K，该质数K的取值范围为1-97。按上述条件选择质数的理由是：可保证定子槽数与磁钢数的组合没有公约数，因此能减少电机的低速脉震。

所述的一种无刷直流电机的定子，其特征是：其铁芯槽内的绕组采用单跨距绕组。

所述的一种无刷直流电机定子铁芯槽数与转子磁钢极数的组合方案，其特征是槽数总是少于磁钢数一个质数。从原理上考虑，槽数多于或少于磁钢数同一个差，仅影响电机转向，不影响性能，但实际上由于单跨绕组包容的铁芯截面与周长之比不同，所以槽少的方案能明显节铜。在某典型实例中，用铜量相差达到了20％以上。

所述的一种采用优化定子铁芯槽数与转子磁钢极数的组合方案，与一齿差方案相比：在采用同样转子磁钢数时，本方案能获得同样的功率密度；输入相同的驱动频率时，能获得同样转速；低速脉震的改进效果更理想。不同之处：由于本发明槽数较少，耗用的铜线更少；本发明定子每相磁极分布较对称，产生附加的径向力较小。

所述的一种采用优化定子铁芯槽数与转子磁钢极数的组合方案，以三相电机为例，若把条件符合的定子铁芯槽数排列下来，然后把合适的转子磁钢极数放在其后的刮弧内，其典型的组合方案如下：

21(26)，33(38、40)，39(44、46、50)，51(56、58、62、64)，57(62、64、68、70、74)，69(74、76、80、82、86、88、98)，87(92、94、98、100、104、106、110)，93(98、100、104、106、110、112、116、122)，111(116、118、122、124、128、130、134、140、142)，123(128、130、134、136、140、142、146、154、160)，129(134、136、140、142、146、148、152、158、160、166、170)，等等。

例如：33(38、40)表示定子33槽，转子磁钢数配38或40片(极)。

同样方法，可列出五相电机典型的组合方案如下：

25(28)，35(38)，55(58、62)，65(68、72、76)，85(88、92、96)，95(98、102、106、108、112)，115(118、122、126、128、132、134)，145(148、152、156、158、162、164、168)，155(158、162、166、168、172、174、178、184)，185(188、192、196、198、204、208、214、216)，205(208、214、218、222、224、228、234、236、242)，等等。

该方案同样适用于七相、九相、十一相等无刷直流电机。由此可定出一套该类电机及磁钢的尺寸优选系列。

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：

图1三相33槽38极电机定子磁极排列示意图

图2三相33槽38极电机接线图

1-定子磁极 2-转子N极磁钢 3-转子S极磁钢

具体实施方式：

以下通过具体实例描述如何实施该无刷直流电机槽数与磁钢数的组合方案。

图1所示为某典型的低速外转子三相33槽38极电机磁极排列示意图。

图2所示为该电机A相绕组详细接线图，B、C相绕组排列图。

实施例：三相33槽38极外转子无刷直流电机

以三相电机为例，按上述原则，选择定子33槽，转子38极电机结构。图1是该电机定、转子磁极排列示意图：其中定子磁极1的内侧A、B、C标的是相序，外侧N、S表示该磁极的极性。图1所示转子N极磁钢2与S极磁钢3沾接在外转子钢圈内。根据定子极性与相序的排列图，可画出接线图，图2就是该电机的布线图，为清晰表达，具体还画出A相接线图。

其中定子磁极的相序布列既要满足A、B、C的顺序，又要符合各相间对称性要求。在定子磁极的相序布列完成后，找出与转子磁钢最对齐的一相，按与磁钢磁极性相对应的方式标出该相每个磁极的极性。其它两相各磁极间按邻相取同，同相取反的结构布列各极性。

每一种符合上述槽数与磁钢数组合的无刷直流电机方案，都可以参照上述方案，找出相应的定、转子磁极排列方案与合理的布线结构。五相、七相、九相等更多奇数相电机，同样可采用上述方案。

Claims

1.一种无刷直流电机槽数与磁钢数的组合方案，电机结构由定子、转子、和支承壳体组成，其特征是：定子铁芯的槽数等于相数乘以不小于电机相数的质数K；转子的磁钢极数等于定子槽数加上不等于1、不等于相数、并小于K的质数。

2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的定子铁芯，其特征是：铁芯槽数等于相数乘以一个质数K，该质数K的取值范围为1-97。

3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机的定子，其特征是：其铁芯槽内的绕组采用单跨距绕组。