CN102177640B - 电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电机,其包括定子(1)和能相对于定子运动的转子(2)。定子(1)上的槽口(3)数是转子上的极对数的两倍。此外,每相绕组的绕组数(n1、n2)不同,或形成于相邻槽口(3)之间的定子齿(6、7)的宽度(Z1、Z2)不同。
Description
本发明涉及一种电机。
电机通常包括固定于壳体的定子和可相对于定子运动的转子。转子可被支撑为例如相对于定子能转动或相对于定子能线性移动。电机属于电-机械能量转换器。在该上下文中,它们可作为电动机或发电机而操作。
例如,电机可用于驱动机动车。在此期望获得电机操作表现的限定特性。扭矩、声学性能、铁损、使用永磁体情况下的永磁体损耗、以及绕组损耗均包括在这些特性之中。
具有集中绕组的电机区别于具有分布绕组的电机之处在于紧凑设计。诸如分数槽绕组的绕组类型容许极对数和槽口数的不同组合形式。转子中的极对数量可理解为极对数,而定子中的槽口作用为容纳绕组。
在机动车驱动系统中的电机情况下,具有三个电相的电机是多相电机中最常用的。在此,三相电机可连接到具有三个相的三相电气系统,三个相相对于彼此移相120°。
转子中的每个磁极对包括两个磁极,北极和南极。
每个极和每个相中的槽口数量限定为:q=Qs/(2*p*m),其中,m表示相位数量,Qs是槽口数量,P是极对数量。
文献US2007/0194650A1描述一种包括十二个槽口和十个极的电机。在这种类型的电机中,定子在操作中感生的磁通势(MMF)不依照简易正弦波分布。当例如用傅立叶分解来分析磁通势及其谐波分量时,很明显出现了很多非期望的谐波分量。在此,除用作电机的工作波外的所有谐波分量都是非期望的,因为它们可导致损耗,另外可造成非期望的声学损伤。
因此,期望减少或消除磁通势的非期望谐波分量。
工作波也可称作同步分量。可由电负载分布或由磁通势分布和磁通密度分布计算出电机扭矩。无论何时当磁通势的波的谐波阶数与磁通密度的波的谐波阶数一致时,产生扭矩。
为了产生与时间无关的扭矩,在考虑到最低对称性时转子的极对数量必须就所述对称性而与磁通势的主波的谐波阶数一致。所需对称性可例如在旋转电机的四分之一周长或二分之一周长上给出。
可作为工作波施加的波不一定是主波;利用磁通势的较高阶谐波分量也是可以的。
本发明的目的是提供一种电机,其中磁通势的傅立叶分解的非期望分量减少了。
根据本发明,该目的由包括独立权利要求的特征的电机实现。在从属权利要求中分别限定了具体实施方式和进一步的改进。
在一个实施方式中,电机包括:定子和转子,转子能相对于定子运动,并具有极对数。定子包括具有共同电相的至少一个第一电绕组和至少一个第二电绕组。定子包括相对于转子的给定极对数所需的最少槽口数而言加倍数量的槽口。在定子槽口内,第一电绕组的匝数与该定子的第二电绕组的匝数不同。
举例而言,在10个极情况下,电机中需要至少12个槽口,使得在该给定极数情况下,槽口数的加倍使得槽口数为24个。
在具有14个极的电机中,也需要至少12个槽口,使得根据建议原理的槽口数的加倍致使在该示例中产生具有14个极以及类似的24个槽口的电机。
根据槽口的所需最少数量,优选地采用绕定子齿缠绕的集中绕组。在这种配置中,不一定每个齿都承载绕组。可以实现单层或多层绕组。
以下表格大体示出可行电机拓扑结构的示例。在此,n表示绕相邻齿的线的线圈数量,2p表示转子中的极数,Z表示齿或槽口数量。齿和极的最少数量针对集中绕组示出。槽口数和极数的整数倍数是可行的。
优选地,槽口数的加倍并非仅关联一个给定的极对数,而是还关联给定的线数以及绕相邻齿的线的线圈数n。
例如,一个线的2个线圈在齿上设置成相邻关系,之后是另一相。
将槽口数加倍与在槽口内设置不同匝数的多个绕组的建议组合形式,使得特别将具有低谐波阶数的谐波分量实际上消除到零。
尤其是无论何时将较高谐波用作工作波时、作为次谐波分量出现的具有1的谐波阶数的谐波分量可基于建议原理而显著地减小。
第一电绕组的匝数的范围可介于由第二电绕组的匝数倍增的包括0.5和1的0.5到1的区间内。
进一步优选地,在定子的每个槽口内设置有第一绕组和第二绕组,这些绕组具有不同匝数。
定子中的槽口数的加倍优选地与包括具有两个部分绕组的绕组的绕组拓扑结构的槽口的所需最少数量相关,其中所述部分绕组彼此电连接并相对于彼此机械移位。附带地,两个部分绕组优选地具有相同的拓扑结构。所述部分绕组的每一个可具有相同的绕组分布,例如用于十二个槽口和十个极。
两个部分绕组可彼此串联连接,举例而言。
优选地,第一和第二部分绕组设置在定子的不同槽口内。
第一和第二部分绕组,就单独而言,各自构造为集中分布,而优选地,在每个部分绕组中,一个齿在该部分绕组的绕组承载齿之间保持未被占用。
这优选地导致叠置绕组,使得每个部分绕组绕定子的两个齿缠绕。
诸如十二/十类型的部分绕组、即关联于12个槽口和10个极的组合形式,致使产生定子中的24个槽口和转子中的十个极的拓扑结构。因此,相对于部分绕组的拓扑结构,槽口数在极对数保持不变的情况下加倍。
在一个实施方式中,各绕组设置成围绕定子的至少两个相邻齿,使得各绕组留下这些齿之间的槽口未被占用。优选地,具有第二部分绕组的绕组置于第一部分绕组的这些未占用槽口内,使得具有两个部分绕组的绕组以周期性方式在槽口内沿着定子交替。
定子优选地具有三相绕组。因此,以此方式设计的电机可连接到三相电系统。作为替代例,2、4、5或更多相或线也是可以的。
替代地或附加地,电机可包括以下类型之一:线性电机、轴向通量型电机、径向通量型电机、异步电机、以及同步电机。
电机可构造为具有内部转子的电机、或具有外部转子的电机。
建议电机的转子可为下列类型之一,举例而言:笼型转子、异步电机情况下的多层转子、或同步电机情况下的永磁体型转子、以及具有埋入式磁体的转子或供电型转子,供电型转子诸如隐极转子、凸极型转子、异极转子、以及同极转子。
两个相邻槽口在它们之间形成定子的一个齿。该齿具有由相邻槽口的距离限定的齿宽。优选地,定子的至少两个齿具有不同齿宽。
还优选地,形成一对齿的具有第一齿宽和第二齿宽的齿沿着定子、即当设计为旋转电机时沿着定子的圆周周期性地交替。
定子的所有槽口优选地在相邻齿之间具有相等宽度。
在另一实施方式中,电机包括定子和转子,定子包括用于容纳电绕组的多个槽口,转子能相对于定子运动。定子包括相对于转子的给定极对数P所需的最少槽口数而言加倍数量的槽口。相邻槽口的距离限定定子的第一齿的齿宽。相似地,定子的第二齿的齿宽以类似方式限定。第一和第二齿宽在此彼此不同。
这就容许将电机操作中磁通势的较高谐波分量、尤其是用作工作波的磁通势的分量附近的那些减小到零。举例而言,当第五谐波分量用作工作波时,第七谐波分量可减少到零。反之亦然,当第七谐波分量用作工作波时,第五谐波分量可减少到零。
第一齿的齿宽可达到例如第二齿的齿宽的50%、或者50%到100%之间的值。
具有不同齿宽的齿可例如设置为沿着定子的工作方向周期性地交替。当电机设计为线性电动机时,工作方向可理解为转子相对于定子移动所沿的纵向。在电机构造为旋转电机的情况下,工作方向是转子的圆周方向。
定子中的槽口数的加倍优选地与包括具有两个部分绕组的绕组的绕组拓扑结构的槽口所需的最少数量相关,所述部分绕组彼此电连接并相对于彼此机械移位。附带地,两个部分绕组优选地具有相同拓扑结构。这些部分结构中的每一个可具有相同的绕组分布,例如用于十二个槽口和十个极。定子绕组可设计为具有若干个层。
优选地,两个部分绕组彼此串联连接。
第一和第二部分绕组优选地设置在定子的不同槽口内。
诸如十二/十类型的部分绕组的组合形式,致使产生定子中的24个槽口和转子中的十个极的拓扑结构。因此,相对于部分绕组的拓扑结构,槽口数在极对数保持不变的情况下加倍。
在一个实施方式中,各绕组设置成围绕定子的至少两个相邻齿,使得各个绕组留下这些齿之间的槽口未被占用。优选地,具有第二部分绕组的绕组置于第一部分绕组的这些未被占用的槽口内,使得具有两个部分绕组的绕组优选地在槽口内沿着定子周期性地交替。
定子优选地具有三相绕组。因此,此种设计的电机可连接到三相电系统。
转子例如可为笼型转子、多层转子、或永磁体型转子、具有埋入式磁体的转子、或这些转子类型的结合形式,只要它们在技术上不互相排斥对方即可。
建议电机可构造为具有内部转子的电机、或具有外部转子的电机。
此外,电机可不仅构造为旋转电机,而且替代地也可构造为线性电动机或线性发电机、轴向通量型电动机或另一类型的电动机。电机可为同步电机或异步电机。
在另一实施方式中,所述电机可与具有在定子槽口内的线圈数不同的绕组的电机结合,如上所述。
这就容许将两个所述实施方式的优点彼此结合。
整体而言,建议原理容许在一定程度上减少或消除所述类型的电机的磁通势的傅立叶分解的所有相关的非期望分量,使得实际上在操作中不出现由电机造成的声学损伤,另外,电机的损耗显著地减小。
这就是为什么建议原理优选地适于用于电操作车辆中的驱动系统中,尤其是混合车辆中的驱动系统中,但并不限于该应用。
两个所解释实施方式的上述特征可彼此结合。
以下将通过附图并基于若干个示例性实施方式更详细地解释本发明。在此过程中,具有相同效果的相同部分设有相同参考标号。
图1A以剖视图形式示出用于具有24个槽口和十个极的绕组拓扑结构的电机,
图1B示出磁通势与角位置的关联示例性图表,
图1C示出磁通势与傅立叶分量的关联示例性图表,
图1D示出图1C与传统设计之间的比较,
图2A以剖切图示出每相绕组具有不同数量线匝的建议原理的示例性实施方式以及绕组分布的示例性图示,
图2B示出磁通势与角位置的关联图表,
图2C示出磁通势与傅立叶分量的关联图表,
图2D示出图2C与图1C的比较,
图3A以剖切图示出具有不同齿宽的电机的示例性实施方式,
图3B示出磁通势与角位置的关联图表,
图3C示出磁通势与傅立叶分量的关联图表,
图3D示出图3C与图1C的比较,
图4在磁通势与其傅立叶分量的图表中示出当将图2A和图3A的特征结合时所得的实施方式与图1C的图表的比较,
图5A示出将每相绕组进一步细分成两个子绕组的示例性实施方式,
图5B示出磁通势与角位置的关联图表,
图5C示出磁通势的傅立叶分量的关联图表,
图5D示出根据图5A的电机与传统电机的磁通势分布的比较,
图6A示出另外结合了根据图5A的将绕组细分成子绕组并且具有根据图2A和3A的每相绕组不同匝数和不同齿宽的示例性实施方式,
图6B示出磁通势与角位置的关联图表,
图6C通过傅立叶分解示出磁通势的关联图表,
图6D示出图6C的图表与传统电机的比较,
图7A示出图1A的图示,但在根据将第七谐波分量用作工作波的示例性设计中示出,
图7B示出磁通势与角位置的关联图表,
图7C示出磁通势的基于傅立叶分量的分解的关联图表,
图8A示出建议原理的实施方式,其中第七谐波分量用作工作波并提供相绕组的不同匝数,
图8B和8C通过图表示出关联的磁通势,
图8D示出其傅立叶分量分解中的磁通势与传统电机相比较的图表,
图9A示出具有24个槽口和14个极并且具有不同齿宽的绕组拓扑结构的示例性实施方式,
图9B和9C示出磁通势的关联图表,
图9D示出图9C的图表与图7C的图表的比较,
图10示出结合了不同齿宽和不同匝数的傅立叶分解的另一示例性比较,
图11A示出在各种情况下将绕组细分成两个子绕组的建议原理的另一示例性实施方式,
图11B和11C示出磁通势的关联图表,
图11D示出图11C的图表与传统原理的比较,
图12A示出基于根据图11A的绕组拓扑结构并且每相具有不同匝数并且齿宽不同的建议原理的另一示例性实施方式,
图12B和12C示出磁通势的关联图表,
图12D示出图12C与传统原理之间的比较,
图13A至13I示出根据建议原理的转子的不同示例性实施方式,
图14示出具有外部转子的示例性实施方式,
图15示出具有线性电动机的示例性实施方式,
图16示出具有轴向通量型电动机和永磁体的示例性实施方式,以及
图17示出根据建议原理的多层轴向通量型异步电动机的示例性实施方式。
图1A示出包括定子1和转子2的电机的示例性实施方式。定子形成有几何结构相同的总共24个槽口,在这24个槽口之间设置了24个齿。转子2具有5个极对数以及因此有十个极数,这十个极包括五个南极S和五个北极N。
定子中的绕组包括两层三相绕组,且这些电相称作相A、相B以及相C。绕组极性分别用正号(+)和负号(-)表示。这些绕组各自包括两个部分绕组,第一部分绕组用1标示,第二部分绕组用2标示。在此,这些符号由绕组极性、相以及部分绕组组成。举例而言,+C1表示第一部分绕组1的第三相C的正绕组。第一和第二部分绕组沿圆周交替设置于槽口内。因此,第一和第二部分绕组容纳在不相关联的定子槽口内。各相中的部分绕组彼此串联连接。此外,两个部分绕组相对于彼此移位转角α。
与两个部分绕组容纳在总共仅十二个槽口内的容纳情况相比,建议原理具有如下优点,即由于加倍的槽口数,可以更易辨认两个部分绕组之间的移位。这就容许例如通过选定利用作为工作波的第五谐波分量而显著减小第七谐波分量。可以说,第五谐波分量保持未受影响。在此,移位角αw等于:αw=2.5*ατ=5*ατ’,且ατ=2*ατ’,其中ατ是在定子中具有十二个槽口的传统结构情况下两个相邻槽口的角距离,ατ’是根据图1A示例的当设计有24个槽口时的两个相邻槽口的角距离。
在替代性实施方式中,部分绕组可以替代串联连接的另一方式彼此连接。
图1B和1C分别示出绘示的磁通势与以角度表示的角位置、以及与傅立叶分解的较高谐波分量的之间的关系。可以看到,基于图1C的图表,在对作为工作波的第五谐波分量标准化情况下,第一次谐波以及第十九谐波分量仍旧看得见;然而,第七谐波分量明显地减少了。
图1D示出根据图1C的傅立叶分解与具有12个齿和10个极的传统电机设计之间的这种比较。
在附图的上半部分中,图2A示出根据建议原理的第一示例性实施方式,其中除了根据图1A的构造之外,即定子中具有24个槽口和转子中具有十个极以及具有彼此相对移位的两个部分绕组,在各槽口内还存在不同绕组匝数。在此,符号n1和n2标示相应部分绕组的第一电绕组和第二电绕组的匝数。为了简化图示,已经示例性地选择以线性电动机形式来替代图1A的旋转电机。
在图2A的示例性实施方式的附图的下半部分中示出绕组分布。为了更清楚理解,在图中仅绘出了三个线(strand)A、B、C中的一个线A。可以看到,每个绕组在各种情况下绕两个齿缠绕。此外,具有相等匝数的绕组以交替顶部和底部配置的方式容纳在相应槽口内。
值得注意是,在这种实施方式中,具有相等匝数的绕组并不总是沿转子运动方向交替地出现。更确切地,依照模式n2-n1-n1-n2容纳这些绕组。
承载第二匝数n2并容纳进从左数第一槽口内的上部位置的绕组-A1再次出现在第三槽口内的下部位置。在它顶部上,容纳有具有第一匝数n1的绕组,具有第一匝数n1的绕组在第五槽口内的下部位置也可看到。在第五槽口的下一槽口内,即第六槽口内,类似地,遵循该原理而容纳具有第一匝数n1的绕组,但位于上部位置。该绕组在第八槽口内的底部处图示出。该槽口内置于上部的绕组再次具有第二匝数n2,并出现在最右侧槽口内的下部位置。
根据该原理,同一条线的具有相同匝数的绕组沿转子运动方向相应地由同一条线的具有另一匝数的两个绕组间隔。
其余线B、C以类似方式缠绕到线A。
在英语语言中,线(strand)也称作相。
作为已示出的绕组拓扑结构n2-n1-n1-n2的替代例,可以根据拓扑结构n1-n2-n1-n2用不同匝数来实施绕组方法。
可从分别根据图2B和2C的磁通势与角位置以及与谐波分量的图中了解,用这种措施可以实现显著减小第七谐波分量、还一起实现减小第一次谐波分量。这就容许一方面显著提高效率,另一方面显著改善电机在相关频率范围内的噪音产生。
图2D以图表形式示出图1C和图2C在磁通势分布方面的比较。
图3A示出基于图1A的拓扑结构的另一示例性实施方式,其中包括定子中的24个槽口和转子中的十个极的电机进一步改进,使得定子中的相邻齿具有不同齿宽。用于容纳绕组的槽口在定子上全部具有相同宽度。在相邻槽口之间形成的定子的齿在各种情况下在每对中具有不同齿宽,这些具有不同齿宽的齿对在定子上周期性地重复。在这种设计中,所有绕组的匝数相同。
这种设计的有利效果从图3B中又一次绘出的磁通势与角位置之间关系的图表中、以及图3C中又一次绘出的磁通势与分量分布之间关系的图表中显而易见。
图3D示出借助于这种措施第七谐波分量实际上减小到零。
将根据图2A设计的不同匝数与根据图3A的不同齿宽相结合,获得借助于与根据图1A的初始拓扑结构相比较而在图4中示出的成功。仍旧具有定子中的24个槽口和转子中的十个极、每个槽口中的不同绕组匝数以及具有不同齿宽的定子,获得以下成功,即第一至第四次谐波分量实际中已经消失,用作工作波的第五谐波分量标准化为一个谐波分量,而第七、较高谐波分量相似地在实际中已经消失。
因此,借助于建议措施,实现效率的更大提高和操作中电机的声学性能的改善,使得可以获得附加优点,尤其通过利用在混合动力车中需要的电驱动系统可以获得附加优点。
图5A示出根据从根据图1A的电机开始建议的原理的另一示例性实施方式。在图1A至4的示例性实施方式中,两个绕组设置在每个槽口内堆叠,而在图5A中设置成在保持24个槽口数的同时,将这些相绕组分成两个次绕组并且设置成每个槽口四个绕组。
基于图1A所解释的彼此相对机械移位的两个部分绕组也以交替方式设置在图5A中的不同槽口内,并另外分成两个次绕组。第一部分绕组相对于第二部分绕组机械移位,并且次绕组也彼此相对于对方机械移位。这就使得减少磁通势分解中第一和第七非期望谐波分量两者。
从图5B到5D的图中显见该优点。
图6A示出图5A的绕组拓扑结构和定子拓扑结构与一方面具有不同匝数、同时另一方面具有不同定子齿宽的前述解释的相绕组设计的组合形式。
图6B至6D示出这种构造关于磁通势的傅立叶分解的效果;图6C以图表形式示出除了期望的工作波外,向上直到第十六次并包括第十六次的非期望谐波分量没有出现。
图7A示出图1A的替代实施方式的示例。与图1A相比,在图7A的转子中提供形成14个极的7个极对数。因此,定子中第一和第二串联连接的部分绕组显示相对于图1A的示例改变了相对机械移位,以适应于不同极对数。因此,这些部分绕组不像图1A中相对于彼此移位五个槽口,而是七个槽口。
图7B和7C通过一方面磁通势与角位置之间关系的图表、另一方面磁通势与谐波傅立叶分量的分布之间关系的图表示出这种设计的有益效果。
图8A示出根据图7A实施方式的另一改进,其中另外采用了每相不同匝数。与图2A相似,具有不同匝数的绕组容纳在图8A的各槽口内。
图8B至8D图示出这种途径的效果。在图8C中,绘出磁通势与较高谐波分量之间关系,其清晰示出作为工作波的第七谐波分量标准化为一个谐波分量,并与该标准化有关,第一次谐波分量已经实际上消失。
图9A示出图7A的构造的另一改进,其中在各种情况下匝数相等;替代地,与图3A相似,提供不同齿宽。
如从图9B到9D的图中清楚,相对于在此用作工作波的标准化第七谐波分量,非期望的第五谐波分量可显著减少。
图10描绘电机的傅立叶分解,其中从根据图7A的构造开始,一方面,如图8A所示地设置成每相绕组不同匝数,另外,如图9A所示地实现具有不同宽度的齿宽。图10以图表示出这致使第一和第五非期望的谐波分量减少,使得实际上在第一至第十次的区域内,除了工作波外,没有出现非期望的谐波分量。
从图7A开始,图11A示出与以上根据图5A的前述措施相似,每组中将部分绕组细分成两个次绕组。这就使得减少第一和第五非期望的谐波分量,如通过图11B至11D示出的。
在图12A中示例性地示出一方面每相绕组具有不同匝数的图11A的原理与另一方面不同齿宽的原理的组合形式。结果,第一和第五次的非期望分量减少到零,且因此完全消除,如图12B至12D所示。
图13A至13I示出不同转子类型,它们可用于根据图1A至12A的前述示例中。替代在那示出的包括永磁体的转子设计,可例如使用笼型转子,如图13A所示。在图13B中示出基于在那示出的多层转子的另一实现异步电机的可能性。绕实际转子芯施加另一层,例如包括铜或铝。
图13C至13I示出当用于永磁体类型的电机中的转子的若干不同实施方式。在图13C中,具有2个极对数的永磁体从外部施加到转子芯,而在图13D中设置埋入式磁体。替代在图13C和13D中的2个极对数,根据图13E设置成采用六个平磁极,这些平磁极在其上施加有盖以实现转子的高旋转对称性。与图13C和13D不同,图13F也示出使用平磁体。
根据图13G,磁体未基本上沿圆周设置,而是作为埋入式磁体沿径向插入。在图13H和13I中示出埋入式磁体的其它示例性设计。
为了完整原因,注意,根据图13A至13G的设计具有不同极数。
图14以示例性实施方式的方式示出替代具有外部定子和内部转子,而具有外部转子和内部定子的电机,所有前述实施方式均可实现,反之亦然。
此外,建议原理也可实现为线性电动机,例如具有永磁体的线性电动机,如图15所示。
图16示出具有轴向通量类型的永磁体电动机的另一设计,然而图17示出成多层设计形式的具有轴向通量类型的异步转子的示例性实施方式。
所有示出的设计的槽口数和极对数可具有整数倍数,而不是举例示出的24/10或24/14拓扑结构。因此,在建议原理的该上下文中,尤其48/20或48/28以及72/30或72/42是有利的拓扑结构。
参考标号说明
1 定子
2 转子
3 槽口
4 绕组
5 绕组
6 齿
7 齿
A1 第一电相,第一部分绕组
A2 第一电相,第二部分绕组
B1 第二电相,第一部分绕组
B2 第二电相,第二部分绕组
C1 第三电相,第一部分绕组
C2 第三电相,第二部分绕组
n1 第一匝数
n2 第二匝数
N 北磁极
S 南磁极
Z1 第一齿宽
Z2 第二齿宽
+ 正绕组极性
- 负绕组极性
Claims (28)
1.一种电机,包括:
定子(1),
转子(2),所述转子(2)能相对于所述定子(1)运动,并具有极对数P,
所述定子(1)包括第一电绕组(4)和至少一个第二电绕组(5),
其特征在于
所述定子(1)具有相对于所述转子(2)的给定极对数P所需的最少槽口数而言加倍数量的槽口(3),
在所述定子的槽口(3)内,所述第一电绕组(4)的匝数(n1)与所述第二电绕组(5)的匝数(n2)不同,以及
其中,所述定子(1)中的加倍槽口数量与包括具有两个多相部分绕组(A1、B1、C1;A2、B2、C2)的绕组的绕组拓扑结构的槽口的所需最少数量相关,所述部分绕组(A1、B1、C1;A2、B2、C2)彼此电连接并相对于彼此机械移位。
2.如权利要求1所述的电机,其中,所述槽口(3)的数量相对于槽口的所需最少数量而言加倍,其中所述槽口的所需最少数量是相对于所述转子(2)的给定极对数P、在相邻齿(n)上的相的给定线圈数量、以及所述相的给定数量而言的所需最少数量。
3.如权利要求1或2所述的电机,其中,所述第一电绕组(4)的匝数(n1)与所述第二电绕组(5)的匝数(n2)彼此不同,使得在所述电机的操作中,由所述定子感生的磁通势的第一非期望次谐波分量减少。
4.如权利要求1或2所述的电机,其中,所述第一电绕组(4)的匝数(n1)的范围介于所述第二电绕组(5)的匝数(n2)的包括50%和100%的50%到100%之间的区间内。
5.如权利要求1或2所述的电机,其中,具有不同匝数(n1、n2)的至少两个绕组设置在所述定子的各槽口(3)内。
6.如权利要求1或2所述的电机,其中,每个绕组设置为围绕所述定子的至少两个相邻齿(6、7),所述定子的齿(6、7)中的每一个形成于所述定子的相邻槽口之间。
7.如权利要求1或2所述的电机,其中,所述定子(1)包括三相绕组。
8.如权利要求1或2所述的电机,其中,所述槽口(3)数量与极数之比是24/10或24/14,所述极数等于所述极对数P的两倍。
9.如权利要求1或2所述的电机,其中,所述槽口(3)数量与极数之比在各种情况下由所述槽口数量和所述极数的整数倍限定,所述极数等于所述极对数P的两倍。
10.如权利要求1或2所述的电机,其中,所述转子(2)包括以下类型中的至少一个:笼型转子、多层转子、永磁体型转子。
11.如权利要求1或2所述的电机,其中所述转子(2)包括具有埋入式磁体的转子。
12.如权利要求1或2所述的电机,其构造为具有内部转子的电机、或具有外部转子的电机。
13.如权利要求1或2所述的电机,包括以下类型之一:线性电动机、轴向通量型电动机、异步电机、以及同步电机。
14.如权利要求1或2所述的电机,其中,由相邻槽口(3)的距离所限定的所述定子的第一齿的齿宽(Z1)与所述定子的第二齿的齿宽(Z2)不同。
15.一种电机,包括:
定子(1),所述定子(1)包括用于容纳电绕组的多个槽口(3),
转子(2),所述转子(2)能相对于所述定子(1)运动,
其特征在于
所述定子(1)具有相对于所述转子(2)的给定极对数P所需的最少槽口数量而言加倍数量的槽口(3),以及
由相邻槽口(3)的距离所限定的所述定子的第一齿的齿宽(Z1)与所述定子的第二齿的齿宽(Z2)不同,以及
其中,所述定子(1)的槽口的加倍数量与包括具有两个多相部分绕组(A1、B1、C1;A2、B2、C2)的绕组的绕组拓扑结构的槽口所需的最少数量相关,所述部分绕组(A1、B1、C1;A2、B2、C2)彼此电连接并相对于彼此机械移位。
16.如权利要求15所述的电机,其中,所述第一齿的齿宽(Z1)与所述第二齿的齿宽(Z2)不同,使得在电机操作中由所述定子感生的磁通势的非期望、较高的谐波分量减少。
17.如权利要求15或16所述的电机,其中,所述第一齿的齿宽(Z1)的范围介于所述第二齿的齿宽(Z2)的50%到100%的区间内。
18.如权利要求15或16所述的电机,其中,具有不同齿宽(Z1、Z2)的齿以周期性交替方式设置。
19.如权利要求15或16所述的电机,其中,每个绕组设置为围绕所述定子的至少两个相邻齿(6、7)。
20.如权利要求15或16所述的电机,其中,所述定子(1)包括三相绕组。
21.如权利要求15或16所述的电机,其中,所述槽口(3)数量与极数之比是24/10或24/14,所述极数等于所述极对数P的两倍。
22.如权利要求15或16所述的电机,其中,所述槽口(3)数量与极数之比在各种情况下由所述槽口数量和所述极数的整数倍限定,所述极数等于所述极对数P的两倍。
23.如权利要求15或16所述的电机,包括以下类型之一:线性电机、轴向通量型电机、径向通量型电机、异步电机、以及同步电机。
24.如权利要求15或16所述的电机,构造为具有内部转子的电机、或具有外部转子的电机。
25.如权利要求15或16所述的电机,其中,所述转子(2)包括以下类型中的至少一个:笼型转子、多层转子、永磁体型转子、供电型转子。
26.如权利要求15或16所述的电机,其中所述转子(2)包括具有埋入式磁体的转子。
27.如权利要求15或16所述的电机,其中所述转子(2)包括下述类型的转子中的至少一种:隐极转子、凸极型转子、异极转子、同极转子。
28.如权利要求15或16所述的电机,其中,所述定子(1)包括具有电相的至少一个第一电绕组(4)和至少一个第二电绕组(5),且在所述定子的槽口(3)中所述第一电绕组(4)的匝数(n1)与所述第二电绕组(5)的匝数(n2)不同。
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Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8860278B2 (en) * | 2007-07-27 | 2014-10-14 | GM Global Technology Operations LLC | Stator assembly for belt alternator starter motor generator for hybrid vehicles |
DE102008057349B3 (de) | 2008-11-14 | 2010-07-15 | Feaam Gmbh | Elektrische Maschine |
DE102009036034B4 (de) * | 2009-08-04 | 2011-07-07 | FEAAM GmbH, 85579 | Elektrische Maschine |
JP5620806B2 (ja) | 2010-12-22 | 2014-11-05 | オークマ株式会社 | 電動機 |
DE102011011023A1 (de) | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Feaam Gmbh | Elektrische Maschine |
CN102364824B (zh) * | 2011-10-12 | 2013-05-22 | 泰豪科技股份有限公司 | 一种三相不等匝分数槽集中绕组 |
DE102012103677A1 (de) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Feaam Gmbh | Elektrische Maschine |
GB2508416A (en) | 2012-11-30 | 2014-06-04 | Univ Sheffield | Reducing dominant undesirable harmonics in an electric machine |
CN104854776B (zh) * | 2012-12-13 | 2017-03-29 | 三菱电机株式会社 | 旋转电机 |
JP5956976B2 (ja) * | 2013-01-29 | 2016-07-27 | オークマ株式会社 | 三相交流電動機 |
DE102013103665A1 (de) | 2013-04-11 | 2014-10-16 | Feaam Gmbh | Elektrische Maschine |
WO2015105510A1 (en) * | 2014-01-13 | 2015-07-16 | Otis Elevator Company | Drive unit for multiphase permanent magnet synchronous motor |
JP6117740B2 (ja) | 2014-06-18 | 2017-04-19 | ファナック株式会社 | トルクリップルの低減構造を備える3相交流電動機 |
US20150372575A1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-12-24 | Gardner Denver, Inc. | High speed induction machine with fractional-slot tooth-coil winding |
CN108206595B (zh) * | 2016-12-20 | 2023-08-11 | 宇通客车股份有限公司 | 一种永磁电机 |
JP6471191B2 (ja) * | 2017-04-18 | 2019-02-13 | 本田技研工業株式会社 | 回転電機のステータ |
DE202017103491U1 (de) | 2017-06-12 | 2017-07-07 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Wicklungsanordnung für eine Drehfeldmaschine |
DE102017112837A1 (de) | 2017-06-12 | 2018-12-13 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Wicklungsanordnung für eine Drehfeldmaschine |
DE202017107388U1 (de) | 2017-12-05 | 2017-12-18 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Multi-Zahnspulenwicklung für eine 3-strängige Drehfeldmaschine |
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DE202017107387U1 (de) | 2017-12-05 | 2017-12-18 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Multi-Zahnspulenwicklung für eine 2-strängige Drehfeldmaschine |
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EP3557733B1 (en) * | 2018-04-18 | 2021-04-07 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Coil formation in an electric machine with concentrated windings |
US11239717B2 (en) | 2018-06-11 | 2022-02-01 | North Carolina State University | AC machine windings |
CN108599409A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-09-28 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 电机绕组、定子及同步电机 |
DE202018104117U1 (de) | 2018-07-17 | 2018-08-16 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Sechszonen-Einschicht-Zahnspulenwicklung |
DE102018117260A1 (de) | 2018-07-17 | 2020-01-23 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Dreizonen-Einschicht-Zahnspulenwicklung |
DE102018117261A1 (de) | 2018-07-17 | 2020-01-23 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Sechszonen-Einschicht-Zahnspulenwicklung |
EP3813230A1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-28 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Electrical machine having a segmented stator or rotor |
CN112803691A (zh) * | 2019-11-13 | 2021-05-14 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 带分布式绕组的轴向磁通马达 |
CN112821702A (zh) | 2019-11-15 | 2021-05-18 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 用于轴向磁通马达的混合定子芯部件设计 |
DE102020115465A1 (de) | 2020-06-10 | 2021-12-16 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Multi-Zahnspulenwicklung für eine 3-strängige Drehfeldmaschine |
EP3945663A1 (de) * | 2020-07-27 | 2022-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Aktivteileinheit, anbaumodul und dynamoelektrische rotatorische maschine |
CN114865876A (zh) * | 2021-02-04 | 2022-08-05 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种铁心磁路复用的直线电机 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2015829A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-12 | Gen Electric | Polyphase motors |
CN101019296A (zh) * | 2004-09-15 | 2007-08-15 | 西门子公司 | 同步电机 |
CN101026317A (zh) * | 2006-02-20 | 2007-08-29 | 三菱电机株式会社 | 电力机械 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1335551A (fr) | 1962-06-30 | 1963-08-23 | Enroulements propres à réduire les harmoniques sur les machines tournantes à courant alternatif | |
DE2744227A1 (de) | 1977-09-30 | 1979-04-05 | Siemens Ag | Einphasen-induktionsmotor |
JPS62166759A (ja) * | 1986-01-18 | 1987-07-23 | Nippon Densan Kk | ブラシレスモ−タ |
JPH0799923B2 (ja) * | 1986-03-28 | 1995-10-25 | 株式会社安川電機 | ブラシレスモ−タの巻線方法 |
JPH0721078Y2 (ja) * | 1988-07-21 | 1995-05-15 | 多摩川精機株式会社 | 電動機 |
US5723930A (en) * | 1995-01-05 | 1998-03-03 | Industrial Technology Research Institute | Stators incorporating blank winding slots for a permanent magnet brushless motor and method of winding thereof |
US6008561A (en) * | 1996-10-31 | 1999-12-28 | Emerson Electric Co. | Switched reluctance motor with damping windings |
JPH10304605A (ja) | 1997-04-24 | 1998-11-13 | Toshiba Corp | 直流モータ |
JP4091197B2 (ja) * | 1999-02-15 | 2008-05-28 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
JP3347116B2 (ja) * | 2000-01-12 | 2002-11-20 | 三菱電機株式会社 | 交流発電機 |
US6759780B2 (en) | 2001-05-08 | 2004-07-06 | Delphi Technologies, Inc. | Fractional-slot winding motor |
FR2869478B1 (fr) | 2004-04-23 | 2007-07-20 | Renault Sas | Moteur synchrone a faibles ondulations de couple, procede pour realiser le bobinage de ce moteur et direction assistee de vehicule automobile comportant un tel moteur |
DE102004036727A1 (de) | 2004-07-29 | 2006-03-23 | Siemens Ag | Elektrische Maschine mit mehreren Wicklungssystemen |
US20060208595A1 (en) | 2005-03-15 | 2006-09-21 | Bradfield Michael D | Three-phase synchronous ac generator with electrically phase shifted stator windings for reduced mechanical and magnetic noise |
DE102005039176A1 (de) | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Siemens Ag | Elektrische Maschine mit winkelversetzten Einzelspulen |
DE102007004561A1 (de) * | 2007-01-30 | 2008-07-31 | Robert Bosch Gmbh | 18/8-Synchronmotor |
-
2008
- 2008-10-09 DE DE102008051047.5A patent/DE102008051047B4/de active Active
-
2009
- 2009-10-07 US US13/123,710 patent/US8536754B2/en active Active
- 2009-10-07 CN CN200980140178.3A patent/CN102177640B/zh active Active
- 2009-10-07 WO PCT/EP2009/063055 patent/WO2010040785A2/de active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2015829A (en) * | 1978-02-27 | 1979-09-12 | Gen Electric | Polyphase motors |
CN101019296A (zh) * | 2004-09-15 | 2007-08-15 | 西门子公司 | 同步电机 |
CN101026317A (zh) * | 2006-02-20 | 2007-08-29 | 三菱电机株式会社 | 电力机械 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP昭62-166759A 1987.07.23 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102008051047B4 (de) | 2015-07-30 |
DE102008051047A1 (de) | 2010-04-22 |
US20120001512A1 (en) | 2012-01-05 |
WO2010040785A3 (de) | 2010-12-02 |
US8536754B2 (en) | 2013-09-17 |
WO2010040785A2 (de) | 2010-04-15 |
CN102177640A (zh) | 2011-09-07 |
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