CN102882338A - 同步电动机 - Google Patents

Abstract

同步电动机100，包括转子20、定子10和线圈元件11、12，所述转子20的表面或内部具有永磁体26，所述定子10由软磁材料制成，并具有齿构件T1至T18和插槽S1至S18，所述线圈元件11、12以集中绕组方式绕在所述每个齿构件T1-T18上，并沿着所述齿构件T1-T18的延伸方向排列成多层。所述线圈元件11和12具有三个线圈，每个线圈在圆周方向上用于每个相位，以为每个相位形成旋转方向绕组101至206。对于每个相位，所述旋转方向绕组101至206通过旋转方向上的一个插槽在相邻层之间相互替换。因此，使用集中绕组的电动机能够有效地减少转矩脉动。

Description

同步电动机

相关申请的交叉参考

本专利申请要求于2011年7月13日提交的日本专利申请2011-154455的优先权，其全部内容在此通过参考引入。

技术领域

本发明涉及在机床或类似机床的伺服机构中使用的同步电动机，特别涉及定子插槽的数量及其绕组结构，以及转子磁极的数量及其绕组方法，以使产生高扭矩的、特别在低速运转时产生高扭矩的同步电动机的转矩脉动最小化，并具有更宽的工作频率范围。

背景技术

图9展示了使用传统集中绕组的同步电动机900主要部分的剖视图。同步电动机900包括定子90和转子93。所述定子90包括多个插槽S1 -S18和多个齿构件的T1 -T18，线圈元件91缠绕单个齿构件T1 -T18。几个线圈元件91分别连续地在旋转方向上排列在U、V和W相。如图9所示的实施例中，三个线圈元件91在圆周方向上各对应每一相位连续排列，以在旋转方向上形成多个绕组901-906（以下称为旋转方向绕组）。因此，如图9所示的实施例中，每个U、V 和W相的两个集中绕组线圈都在圆周方向上排列。另一方面，所述转子93包括装入环95中的磁性材料94，以及连接至其的永磁体96。在这种类型的同步电动机900中，所述线圈元件91在圆周方向上连续排列，以形成如图10A所示的旋转方向绕组901，这使得当电流流经所述旋转方向绕组901时，磁通量在圆周方向成梯形分布，如图10B所示。其结果是很容易产生转矩脉动。

为了避免这种情况，在制造定子或绕组方面已做出许多努力。例如，曾经提出，使定子的齿构件具有与定子相对的圆柱面，以使得齿构件的端面与转子表面之间的距离在齿构件的中心部分更短，而在齿构件的两端处距离更长，从而降低齿槽转矩（例如，见专利文献JP2- 30270U）。通常使用倾斜结构来设计定子的制造方法，而这将改变定子迭片磁心或转子磁极结构的旋转方向（例如，见专利文献JP11 - 308795A ）。然而，这可能减少扭矩常数，也可能成为增加成本的因素，因为是在制造过程中需要专用工具、例如夹具来提供倾斜结构。此外，插入插槽的绕组的性能和效率可能会降低。在这种绕组方法中，插槽数量通常不是磁极数量的整数倍，或者这种方法采用分布式绕组而不是集中绕组（例如，见专利文献JP5 - 161325A ）。这将增加线圈的数量和绕组线圈的处理步骤。

发明内容

如上所述，采用集中绕组的电动机一般存在高转矩脉动的问题。在定子插槽或转子磁极中使用倾斜结构，能够减少转矩脉动，减少转矩常数。

本发明的目的是提供一种减少集中绕组电动机的转矩脉动的简单方法。

本发明的同步电动机包括转子、定子以及多个线圈元件，转子表面或内部具有永磁体，定子由软磁材料制成并具有多个齿构件和多个插槽，多个线圈元件以集中绕组的方式绕在所述每个齿构件上，并在所述齿构件的延伸方向上排列成多层。预定数量的线圈元件对应每一相位在圆周方向上连续排列，以形成对应每一相位的旋转方向的绕组。每一相位的旋转方向绕组通过旋转方向上的插槽在相邻层之间相互替换。

在本发明的所述同步电动机中，假设N_cont代表在圆周方向上的、对应每个相位连续设置的线圈元件的数量，N_slot代表插槽的数量，N_pole代表转子的极数，N_phase代表电流的施加相数，则满足N_slot±N_pole=2n(n=1,2,…整数)，及N_slot=A/(A-1)・N_pole(注意A=N_phase・N_cont)。优选地，连续设置N_cont次的线圈元件缠绕成m(m>1并为整数)层，并通过旋转方向的一个插槽在相邻层之间相互替代。

在本发明的同步电动机中，当连续设置的所述线圈元件的数量为N_cont、线圈元件的层数m为m = 2k（ k为自然数）时，所述线圈元件以集中绕组的方式绕在位于一个相位的旋转方向绕组的中心部分的[N_cont-(2k-1)]个齿构件上，还绕在位于所述旋转方向绕组中心的外部的(2k-1)个齿构件上，从而当所述线圈元件离所述旋转方向绕组的中心越近时，所述线圈元件的数量越多，离得越远则越少。当m=2k-1 (k是自然数)，所述线圈元件以集中绕组的方式绕在位于一个相位的旋转方向绕组的中心部分上的[N_cont-2(k-1)]个齿构件上，并绕在位于所述旋转方向绕组中心外部的2 (k-1)个齿构件上，从而当所述线圈元件离所述旋转方向绕组中心越近时，所述线圈元件的数量越多，离得越远则越少。

在本发明的所述同步电动机中，提供具有相同的电气特性的多套绕组。优选地，通过使用外部控制器的绕组切换装置来实现多套绕组之间的切换，从而使所述多套绕组在低速运行期间串联，而在高速运行器件并联。优选地，相邻齿构件间的所述绕组的缠绕方向是相反的。

本发明的优点在于，通过简单的方法降低了集中绕组式电动机的转矩脉动。

参考附图，通过下面本发明的优选实施例的描述，本发明的其它特征、要素、特点和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是本发明实施例中同步电动机的剖视图；

图2是本发明实施例中同步电动机绕组的层和套的示意图；

图3是本发明实施例中同步电动机绕组的示意图；

图4A是本发明实施例的同步电动机中旋转方向绕组和电流引起的磁通量的示意图；

图4B是图4A所示旋转方向绕组的磁通分布的示意图；

图5是本发明另一个实施例中同步电动机的绕组方法的示意图；

图6展示了本发明另一个实施例中同步电动机的绕组方法；

图7是本发明另一个实施例中同步电动机绕组的层和套的示意图；

图8是本发明另一个实施例中同步电动机的绕组的示意图；

图9是现有技术的同步电动机的剖视图；

图10A是现有技术的同步电动机的旋转方向绕组和电流引起的磁通量的示意图；

图10B是图10A所示旋转方向绕组的磁通量分布的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，说明本发明的实施例。如图1所示，本实施例的同步电动机包括定子10和转子20。所述定子10包括多个（18个）插槽S1- S18和多个（18个）齿构件T1 -T18 ，下层线圈元件11和上层线圈元件12绕每个齿构件T1 -T18缠绕。所述转子20包括嵌入环25中的磁性材料24和固定至其上的永磁体26。16个永磁体26在圆周方向上连接，因而所述转子20的极数为16。注意，附图标记61、 62分别表示水平和竖直中心线。

U相下层线圈元件11绕位于第一和第二插槽S1和S2之间的第二齿构件T2缠绕。在图1中，附图标记U表示U相绕组的输入端，附图标记X表示U相绕组的输出端。因此，绕所述第二齿构件T2缠绕的所述下层线圈元件11从所述插槽S1穿入所述定子10中，并朝着所述第二插槽S2缠绕，然后从所述第二插槽S2中穿出所述定子10，如图2所示。注意图2中圆圈中的X表示所述绕组从纸的正面穿到纸的背面，圆圈中的点表示所述绕组从纸的背面穿到纸的正面。还要注意的是图2为以线性延伸的方式展示的、在所述定子10的内表面的、在圆周方向排列的插槽和齿构件的示意图。如图1所示，下层线圈元件11缠绕位于第二和第三插槽S2，S3之间的第三齿构件T3， 并从标记为附图标记U的第三插槽S3进入定子10，并朝着第二插槽S2缠绕，最后经标记为附图标记X的第二插槽S2从定子10中出来。即缠绕所述第二齿构件T2的下层线圈元件11和缠绕所述第三齿构件T3的下层线圈元件11的绕线方向是彼此相反的。类似地，下层线圈元件11缠绕位于第三和第四插槽S3，S4之间的第四齿构件T4，并从标记为附图标记U的第三插槽S3进入定子10，并朝着第四插槽S4缠绕，最后经标记为附图标记X的第四插槽S4从定子10出来，从而缠绕所述第三齿构件T3的下层线圈元件11和所述的下层线圈元件11的缠绕方向是彼此相反的。因此，相邻的下层线圈元件11以相反方向运行。

同样， V相的下层线圈元件11绕第五、第六和第七齿构件T5、T6和T7缠绕， W相的下层线圈元件11绕第八、第九和第十齿构件T8、 T9和T10缠绕，这样相邻的下层线圈元件11以相反方向缠绕。注意，图1中附图标记V和W表示V相和W相绕组的输入端，附图标记Y ，Z表示V相和W相绕组的输出端。此外，另一个U相下层线圈元件11绕第十一、第十二和第十三齿构件T11、T12和T13缠绕，另一V相下层线圈元件11绕第十四、第十五和第十六齿构件T14、T15和T16缠绕，另一W相下层线圈元件11绕第十七、第十八和第一齿构件T17、T18和T1缠绕。

另一方面，通过圆周方向的一个插槽或一个齿构件，U相上层线圈元件12可由U相下层线圈11替代，并绕位于第二和第三插槽S2、S3之间的第三齿构件T3缠绕，同时也绕第四和第五齿构件T4和T5缠绕。此外，所述上层线圈元件12排列在所述定子10的下层线圈元件11的中心侧附近。与下层线圈元件11类似，相邻的上层线圈元件12的以相反的方向缠绕。

类似地， 所述V相上层绕组元件12绕第六、第七和第八齿构件T6、T7和T8缠绕，所述W相上层绕组元件12绕第九、第十和第十一齿构件T9、T10和T11缠绕，另外一个U相上层线圈元件12绕第十二、第十三和第十四齿构件T12、T13和T14缠绕，另外一个V相上层绕组元件12缠绕第十五、第十六和第十七齿构件T15、T16和T17缠绕，另外一个W相上层绕组元件12绕第十八、第一和第二齿构件T18、T1和T2缠绕。

U相下层旋转方向绕组101由三个U相下层线圈元件11形成，所述U相下层线圈元件11绕三个连续的第二到第四齿构件T2、T3和T4缠绕。V相下层旋转方向绕组102由三个V相下层线圈元件11形成，所述V相下层线圈元件11绕三个连续的第五到第七齿构件T5、T6和T7缠绕。W相下层旋转方向绕组103由三个W相下层线圈元件11形成，所述W相下层线圈元件11绕三个连续的第八到第十齿构件T8、T9和T10缠绕。另外一个U相下层旋转方向绕组104由三个U相下层线圈元件11形成，所述U相下层线圈元件11绕三个连续的第十一到第十三齿构件T11、T12和T13缠绕。另外一个V相下层旋转方向绕组105由三个V相下层线圈元件11形成，所述三个V相下层线圈元件11绕三个连续的第十四到第十六齿构件T14、T15和T16缠绕。另外一个W相下层旋转方向绕组106由三个W相下层线圈元件11形成，所述W相下层线圈元件11绕三个连续的第十七、第十八和第一齿构件T17、T18和T1缠绕。

同样地，U相上层旋转方向绕组201由三个U相上层线圈元件12形成，所述U相上层线圈元件12绕三个连续的第三到第五齿构件T3、T4和T5缠绕。V相上层旋转方向绕组202由三个V相上层线圈元件12形成，所述V相上层线圈元件12绕三个连续的第六到第八齿构件T6、T7和T8缠绕。W相上层旋转方向绕组203由三个W相上层线圈元件12形成，所述W相上层线圈元件12绕三个连续的第九到第十一齿构件T9、T10和T11缠绕。另外一个U相上层旋转方向绕组204由三个U相上层线圈元件12形成，所述U相上层线圈元件12绕三个连续的第十二到第十四齿构件T12、T13和T14缠绕。另外一个V相上层旋转方向绕组205由三个V相上层线圈元件12形成，所述V相上层线圈元件12绕三个连续的第十五到第十七齿构件T15、T16和T17缠绕。另外一个W相上层旋转方向绕组206由三个W相上层线圈元件12形成，所述W相上层线圈元件12绕三个连续的第十八、第一和第二齿构件T18、T1和T2缠绕。

如上所述，对于U(X)、V(Y)和W(Z)每一相，下层线圈元件11和上层线圈元件12中的几个线圈在旋转方向上排列。 如图1所示的实施例中，下层线圈元件11和上层线圈元件12的各三个线圈在圆周方向上排列，以为每相提供旋转方向的下层绕组101-106和上层绕组201-206。因此，在如图1所示的实施例中， U、V和W相的、以集中绕组方式缠绕的每两个线圈在圆周方向上排列。对于每一相，通过一个齿构件或一个插槽，所述下层旋转方向绕组101-106被相应的上层旋转方向绕组201-206替代。

然后，第一和第二U相旋转方向绕组301和304由U相下层旋转方向绕组101、104和U相上层旋转方向绕组201、204形成。第一和第二V相旋转方向绕组的302和305由V相下层旋转方向绕组102、105和V相上层旋转方向绕组202、205形成。第一和第二W相旋转方向绕组的303和306由W相下层旋转方向绕组103、106和W相上层旋转方向绕组203、206形成。如图3所示，Y连接通过U相下层旋转方向绕组101、104，V相下层旋转方向绕组102、105和W相下层旋转方向绕组103、106形成中点30。所述U相上层旋转方向绕组201、204，所述V相上层旋转方向绕组202、205，以及所述W相上层旋转方向绕组203、206分别串联至所述每相的下层绕组101-106。U2、V2和W2每相的输入端连接至所述下层旋转方向绕组101 -106的两端 ，以使得所述绕组能够在高速绕组和低速绕组之间转换。所述高速绕组接收来自所述输入端U2、V2和W2的电流，从而使电流仅供应至每相的下层绕组101-106。当转换到低转速绕组后，所述绕组接收来自输入端U、V和W的电流，从而使电流供应至每相的下层和上层绕组101-106和201-206。

在本实施例的同步电动机100中，假设N_cont代表每个相位的每层线圈元件11、12在圆周方向上连续设置的数量，N_slot代表插槽S1-S18的数量，N_pole代表所述转子20的极数，N_phase代表电流应用相位的数量，那么满足N_slot±N_pole=2n(n=1,2,…整数)和N_slot=A/(A-1)・N_pole(注意 A=N_phase・N_cont)。连续设置N_cont次的所述线圈元件11、12缠绕m(m>1并为整数)层，并通过旋转方向的一个插槽在相邻层之间相互替换。

参考附图1，在如上所述的实施例中，N_cont=3, N_slot=18, N_pole=16, N_phase=3, 所以N_slot+N_pole=18+16=32, N_slot-N_pole=18-16=2。因此，A=N_phase・N_cont=3・3=9, A/(A-1)・N_pole=9/(9-1)・16=18=N_slot，这满足以上要求。注意层数m=2。

此外，在本实施例的同步电动机的结构中，当连续设置的线圈元件的数量为N_cont、所述线圈元件的层数m = 2k （ k为自然数）时，所述线圈元件以集中绕组的方式绕位于一个相位的旋转方向绕组的中心部分上的[N_cont-(2k-1)]个齿构件缠绕，并绕位于所述旋转方向绕组中心外部的(2k-1)个齿构件缠绕。当所述线圈元件离所述旋转方向绕组的中心越近时，所述线圈元件的数量越多，离得越远则越少。当m=2k-1 (k是自然数)时，所述线圈元件以集中绕组的方式绕位于一个相位的所述旋转方向绕组的中心部分的[N_cont-2(k-1)]个齿构件缠绕，并绕位于所述旋转方向绕组中心外部的2 (k-1)个齿构件缠绕。当所述线圈元件离旋转方向绕组中心越近时，所述线圈元件的数量越多，离得越远则越少。

在该实施例中， N_cont=3, m=2，则k=1, (2k-1)=1, [N_cont-(2k-1)]=2。即所述线圈元件以集中绕组的方式绕中心的两个齿构件缠绕，并绕位于所述旋转方向绕组的中心两侧的一个齿构件缠绕。如图6将稍后描述，当N_cont为3，层数m=3，那么k=2, 2(k-1)=2, [N_cont-2(k-1)]=1。在这种情况下，所述线圈元件以集中绕组的方式绕中心的一个齿构件缠绕，并绕位于所述旋转方向绕组的中心两侧的两个齿构件缠绕。

参考图4A和4B，描述上面所述构造的同步电动机100的运行。如图4A所示，所述下层U相旋转方向绕组101与所述上层U相旋转方向绕组201可通过一个插槽或一个齿构件彼此替换。因此，在位于第一U相旋转方向绕组301中心的第三和第四齿构件T3、T4上，所述上层和下层线圈元件11、12绕齿构件T3和T4缠绕。所述第二和第五齿构件T2和T5在圆周方向上远离所述第一U相旋转方向绕组301的中心，并仅被所述下层U相线圈元件11和上层U相线圈元件12缠绕。因此，当电流流入所述第一U相旋转方向绕组301时，由65线表示的电流产生的磁通量强度在临近所述第一U相旋转方向绕组301中心的第三和第四齿构件T 3、T 4处较强，而在圆周方向上远离所述第一U相旋转方向绕组301的中心的第二和第五齿构件处较弱。结果，在所述第一U相旋转方向绕组301内通常形成一个正弦波形的磁通量。因此，根据该实施例，即使在集中绕组结构中也可以有效地减小转矩脉动。

参考图5，将描述本发明的另一个实施例。相同的附图标记表示与上述实施例中相似的部件，见图1- 4，并将不重复说明。与图1中所示实施例中所述线圈元件11、12分别绕齿构件T1-T18缠绕不同的是，本实施的所述线圈元件跳过几个插槽进行缠绕。如图5所示，所述下层U相旋转方向绕组101由在所述第一和第四插槽S1，S4之间缠绕的绕组401和在所述第二和第三插槽S2、S3之间缠绕的绕组411组成。如图5所示，所述第一绕组401从所述第一插槽S1进入所述定子10，并从第四插槽S4穿出所述定子10。注意图中的圆圈中的X表示所述绕组从纸的正面穿到纸的背面，圆圈中的点表示从纸的背面穿到纸的正面。还需注意，图5以线性延伸方式展示了在圆周方向上排列在定子10内表面的插槽和齿构件的示意图。所述第二绕组411从所述第三插槽S3进入所述定子10并从第二插槽S2穿出。所述第一绕组401和第二绕组411的绕线方向彼此相反。

所述上层U相旋转方向绕组201是由位于所述第二和第五插槽S2、S5之间的第三绕组402和位于所述第三和第四插槽S3、S4之间的第四绕组412组成。所述第三绕组402从所述第五插槽S5进入所述定子10并从所述第二插槽S2出来。所述第四绕组412从所述第三插槽S3进入所述定子10并从相邻第四插槽S4出来。所述第三绕组402和第四绕组412的绕线方向彼此相反。所述下层和上层U相旋转方向绕组101、102通过圆周方向上的一个插槽相互替换。

在该实施例中，所述旋转方向绕组的缠绕方式与图1的实施例不同，但是缠绕所述第三和第四齿构件T3、T4的所述线圈元件的数量比缠绕位于所述绕组两端的第一和第五齿构件T1、T5的所述线圈元件的数量多。结果，当电流流过所述定子10时，产生正弦波形分布的磁通量，如图4B所示。与图1所述的实施例类似，即使在集中绕组结构中也可有效地减小转矩脉动。

参考图6，将描述本发明的另一个实施例。相同的附图标记表示与上述实施例中相似的部件，见附图1- 5，并将不重复说明。本实施例的所述旋转方向绕组沿着插槽长度设置有三层，所述绕组设置在每个相的旋转方向绕组的不同层之间。

如图6所示，该实施例包括所述下层U相旋转方向绕组101，所述上层U相旋转方向绕组201和中层U相旋转方向绕组501。第一U相旋转方向绕组550由所述下层、上层和中层U相旋转方向绕组101、201和501形成。所述旋转方向绕组101、201和501通过一个插槽从下层至中层和上层来相互替换。第五绕组502从所述第一插槽S1进入所述定子10并从所述第六插槽S6出来。第六绕组503从所述第五插槽S5进入所述定子10并从所述第二插槽S2出来。第七绕组504从所述第三插槽S3进入所述定子10并从相邻的第四插槽S4出来。

如图6所示，在位于所述第一U相旋转方向绕组550中心的第四齿构件T4两侧的插槽S3、S4中都设置五个线圈，在所述第一U相旋转方向绕组550两侧的所述第二和第五插槽S2和S5内都设置三个线圈，在位于所述绕组两端的第一和第六插槽S1、S6设置一个线圈。如此，所述第一U相旋转方向绕组550的线圈的数量越靠近其中心越大，越靠近其两端越小。结果，当电流流过所述定子10时，所述磁通量的分布通常为正炫形，如图4B所示。与图1所述的实施例类似，即使在集中绕组结构中也可以有效地减小转矩脉动。

参考图7，将描述本发明的另一个实施例。如图7所示，该实施例中的所述同步电动机100的转子10包括两套所述第一U相旋转方向绕组301，如图2所述，沿着所述插槽或是齿构件的延伸方向叠放，以形成下层第一U相旋转方向绕组351和上层第一U相相旋转方向绕组352。如图8所示，所述下层第一U相旋转方向绕组351连接至中点，以形成Y连接的一部分。在所述上层和下层U相旋转方向绕组101、201之间设置串联开关51，在所述下层和上层U相旋转方向绕组101、201之间也设置允许并联的并联开关51、53。输入端U2与所述下层第一U相旋转方向绕组351的一端相连。V相和W相有相同的配置。所述开关51-53通过外部控制器打开/关闭，该外部控制器没有展示出。

当通过未展示出的外部控制器使所述绕组进入低速绕组状态让同步电动机100低速运行时，每个终端U、V、W提供的电流用于关闭串联开关52，借此使所述上层和下层的第一U相绕组351、352串联。相反，当通过未展示出的外部控制器使所述绕组进入高速绕组状态，所述同步电动机100高速运行时，每个终端U2、V2、W2提供的电流用于打开串联开关52和关闭并联开关51和53，借此所述上层和下层旋转方向U相旋转方向绕组101、201并联并且能减小绕组的电阻。因此，在高速运行状态下可以减少铜损耗。同样，在该实施例中，所述下层第一U相旋转方向绕组351由所述下层和上层U相旋转方向绕组101、201组成，所述下层和上层U相旋转方向绕组101、201通过一个插槽相互替换，从而产生圆周方向上呈正弦波形分布的磁通量，如图4B所示，即使电流只供应至作为高速绕组的所述下层第一U相绕组351。因此，在集中绕组结构中，可有效减少高速运行时的矩阵脉动。

本发明的优选实施例如上所述，对本领域普通技术人员而言，在未脱离本发明的范围和精神内的变更或修改是显而易见的。因此，本发明的保护范围完全由下列权利要求限定。

Claims (6)

1.同步电动机，包括：

转子，其表面或内部具有永磁体；

定子，所述定子由软磁材料制成，并具有多个齿构件和多个插槽；和

多个线圈元件，所述多个线圈元件以集中绕组方式绕在每个所述齿构件上，并在所述齿构件的延伸方向上排列成多层，其特征在于，

预定数量的所述线圈元件在圆周方向上对应每个相位连续排列，以形成对应于每个相位的旋转方向绕组，并且

所述每个相位的旋转方向绕组通过旋转方向上的一个插槽在相邻层之间彼此替换。

2.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，

假设N_cont代表在圆周方向上的、对应每个相位连续设置的所述线圈元件的数量，N_slot代表所述插槽的数量，N_pole代表所述转子的极数，N_phase代表电流的施加相数，则满足N_slot±N_pole=2n(n=1,2,…整数)， N_slot=A/(A-1)・N_pole(注意 ：A=N_phase・N_cont)，且连续设置N_cont次的所述线圈元件缠绕m(m>1且为整数)层，并通过旋转方向上的一个插槽在相邻层之间彼此替换。

3.根据权利要求2所述的同步电动机，其特征在于，

当连续设置的所述线圈元件的数量为N_cont、所述线圈元件的层数m为m = 2k （ k为自然数）时，所述线圈元件以集中绕组的方式绕在位于一个相位的所述旋转方向绕组中心部分的[N_cont-(2k-1)]个齿构件上，并绕在位于所述旋转方向绕组中心的外部的(2k-1)个齿构件上，以当所述线圈元件离所述旋转方向绕组的中心越近时，所述线圈元件的数量越多；而当所述线圈元件离所述旋转方向绕组的中心越远时，所述线圈元件的数量越少；并且

当m = 2k-1（ k为自然数）时，所述线圈元件以集中绕组的方式绕在位于一个相位的所述旋转方向绕组的中心部分的[N_cont-2(k-1)]个齿构件上，并绕在位于所述旋转方向绕组中心的外部的2(k-1)个齿构件上，以当所述线圈元件离所述旋转方向绕组的中心越近时，所述线圈元件的数量越多，而当所述线圈元件离所述旋转方向绕组的中心越远时，所述线圈元件的数量越少。

4.根据权利要求2所述的同步电动机，其特征在于，

提供具有相同电气特性的多套绕组，并通过外部控制器的绕组切换装置切换所述多套绕组，以使所述多套绕组在低速运行时是串联的，而在高速运行时是并联的。

5.根据权利要求3所述的同步电动机，其特征在于，

提供具有相同电气特性的多套绕组，并通过外部控制器的绕组切换装置切换所述多套绕组，以使所述多套绕组在低速运行时是串联的，而在高速运行时是并联的。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的同步电动机，其特征在于，

所述相邻齿构件的绕线方向彼此相反。

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