CN104333192B - 一种60槽8极双层分数槽绕组结构 - Google Patents
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Abstract
一种60槽8极双层分数槽绕组结构，包括一个三相同步电动机的定子和转子，转子设置在定子内腔中，定子包括60个槽且转子包括8个电极，或转子包括60个槽且定子包括8个电极，定子或转子中包括有多个波绕组，任意一个波绕组的节距是6或7，每槽分成上下两层绕组，每个线圈由一个槽的上层边和另一个槽的上层边组成，或者，定子或转子中包括有多个叠绕组，任意一个叠绕组的节距是6，每槽分成上下两层绕组，每个线圈由一个槽的上层边和另外一个槽的上层边组成，在每对极下的5个线圈中，前三个线圈朝一个方向叠绕，后两个线圈反向叠绕。本发明具有高转速时扭矩波动小，反电动势谐波含量低的特点，能增加整个运行转速范围的功率。
Description
技术领域:
本发明涉及电气领域，尤其涉及三相同步电机，特别是一种60槽8极双层分数槽绕组结构。
背景技术:
电动汽车的应用越来越受重视。电动汽车上安装有电动机以提供动力。现有技术中，用于电动汽车的电动机的性能不理想，表现为扭矩小、振动噪声高。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种60槽8极双层分数槽绕组结构，所述的这种60槽8极双层分数槽绕组结构要解决现有技术中用于电动汽车的电动机扭矩小、振动噪声高的技术问题。
本发明的这种60槽8极双层分数槽绕组结构，包括一个三相同步电动机的定子和转子，所述的定子具有一个圆柱型的内腔，所述的转子同轴设置在定子的内腔中，其中，所述的定子包括有60个槽、且所述的转子包括有8个电极，或者所述的转子包括有60个槽、且所述的定子包括有8个电极，定子或者转子中包括有两个以上数目的波绕组，任意一个所述的波绕组的节距是6或者7，每槽分成上下两层绕组，每个线圈由一个槽的上层边和另外一个槽的上层边组成，或者，定子或者转子中包括有两个以上数目的叠绕组，任意一个所述的叠绕组的节距是6，每槽分成上下两层绕组，每个线圈由一个槽的上层边和另外一个槽的上层边组成，在每对极下的5个线圈中，前三个线圈朝一个方向叠绕，后两个线圈反向叠绕。
进一步的，绕组组合成1支路、或者2支路、或者4支路。
进一步的，定子或者转子中包括有一个第一绕组、一个第二绕组和一个第三绕组，定子的内壁中沿圆周向均匀设置有60个平行于定子轴向的凹槽、且在转子中沿圆周向均匀设置有8个磁极，或者，在转子的外壁中沿圆周向均匀设置有60个平行于转子轴向的凹槽、且在定子中沿圆周向均匀设置有8个磁极，所述的第一绕组、第二绕组和第三绕组设置在所述的凹槽中，第一绕组、第二绕组和第三绕组均采用波绕组形式，每个波绕组的节距是6或者7，任意一个凹槽中均设置有内外两层绕组通道，第一绕组、第二绕组和第三绕组中的任意一个线圈均由位于一个凹槽的外层绕组通道中的导体与位于另一个凹槽的外层绕组通道中的导体构成，每极每相的线圈数是5，其中3个线圈采用波绕组的形式向一方向绕制，剩余的另外2个线圈以波绕组形式向反方向绕制，所述的3个线圈与所述的2个线圈之间通过过桥线连接，或者，第一绕组、第二绕组和第三绕组均采用叠绕组形式，每个叠绕组的节距是6，任意一个凹槽中均设置有内外两层绕组通道，第一绕组、第二绕组和第三绕组中的任意一个线圈均由位于一个凹槽的外层绕组通道中的导体与位于另一个凹槽的外层绕组通道中的导体构成，每极每相的线圈数是5，其中前三个线圈叠绕后、再反向串联另外2个叠绕线圈。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明提供了改进的电机绕组的分布形式，具有高转速时扭矩波动小，反电动势谐波含量低的特点，能够增加整个运行转速范围的功率，适合电动汽车使用。本发明可实现分数槽分布绕组的自动下线，并保留了分数槽分布绕组的优点。它具备调速范围增大、齿槽力矩低、高频噪声低等优点。本发明所描述的电枢绕组别适合于批产工艺性要求较高，低压高性能同步电机绕组。
附图说明：
图1是本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构的第一实施例中的第一个绕组的分布形式。
图2是本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构的第一实施例中的第二个绕组的分布形式。
图3是本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构的第一实施例中的第三个绕组的分布形式。
图4是本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构的第二实施例中的第一个绕组的分布形式的四分之一模型。
图5是本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构的第二实施例中的第二个绕组的分布形式的四分之一模型。
图6是本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构的第二实施例中的第三个绕组的分布形式的四分之一模型。
图7是是本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构的第二实施例中的电机的1支路下的三相绕组图。
图8是采用本发明的电机与两种采用常用绕组的电机的反电动势波形比较图。
图9是采用本发明的电机与两种采用常用绕组的电机的扭矩特性比较图。
图10是采用本发明的电机与两种采用常用绕组的电机的功率特性比较图。
图11是采用本发明的电机的径向力波的阶次分析图。
图12是48槽8极电机的径向力波的阶次分析图。
图13是36槽8极电机的径向力波的阶次分析图。
图14是本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构的四分之一径向截面示意图。
具体实施方式：
实施例1:
如图1、图2、图3和图14所示，本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构，包括一个三相同步电动机的定子1和转子4，所述的定子1具有一个圆柱型的内腔，所述的转子4同轴设置在定子1的内腔中，其中，所述的定子1包括有60个槽、且所述的转子4包括有8个电极3，或者所述的转子4包括有60个槽、且所述的定子1包括有8个电极3，定子1或者转子4中包括有两个以上数目的波绕组2，任意一个所述的波绕组2的节距是6或者7，每槽分成上下两层绕组，每个线圈由一个槽的上层边和另外一个槽的上层边组成
进一步的，定子1或者转子4中包括有一个第一绕组、一个第二绕组和一个第三绕组，定子1的内壁中沿圆周向均匀设置有60个平行于定子1轴向的凹槽、且在转子4中沿圆周向均匀设置有8个磁极，或者，在转子4的外壁中沿圆周向均匀设置有60个平行于转子4轴向的凹槽、且在定子1中沿圆周向均匀设置有8个磁极，所述的第一绕组、第二绕组和第三绕组设置在所述的凹槽中，第一绕组、第二绕组和第三绕组均采用波绕组形式，每个波绕组的节距是6或者7，任意一个凹槽中均设置有内外两层绕组通道，第一绕组、第二绕组和第三绕组中的任意一个线圈均由位于一个凹槽的外层绕组通道中的导体与位于另一个凹槽的外层绕组通道中的导体构成，每极每相的线圈数是5，其中3个线圈采用波绕组的形式向一方向绕制，剩余的另外2个线圈以波绕组形式向反方向绕制，所述的3个线圈与所述的2个线圈之间通过过桥线连接，
实施例1适合三相60槽8极单根扁平漆包线绕组电机。实施例1采用双层绕组且每槽两个导体。电机的第一套绕组如图 1所示。电机的第二套绕组如图 2所示。电机的第三套绕组如图 3所示。一个线圈由不同槽的上下两个导体组成，节距是6，每个线圈以行波的形式连接。例如3-（9）-18-（24）-33-（39）-48-（54）-2，完成4个线圈组成一个支路。以同样的方式形成另外四个支路，最后把5个支路串联起来，形成一个整体的绕组。同样也适合节距为7的绕组连接形式。例如3-（10）-18-（25）-32-（40）-48-（55）-2。
实施例2:
如图4、图5、图6所示，本发明的一种60槽8极双层分数槽绕组结构，包括一个三相同步电动机的定子1和转子4、所述的定子1具有一个圆柱型的内腔，所述的转子4同轴设置在定子1的内腔中，其中，所述的定子1包括有60个槽、且所述的转子4包括有8个电极3，或者所述的转子4包括有60个槽、且所述的定子1包括有8个电极3，定子1或者转子4中包括有两个以上数目的叠绕组，任意一个所述的叠绕组的节距是6，每槽分成上下两层绕组，每个线圈由一个槽的上层边和另外一个槽的上层边组成，在每对极下的5个线圈中，前三个线圈朝一个方向叠绕，后两个线圈反向叠绕。
进一步的，绕组组合成1支路、或者2支路、或者4支路。
进一步的，定子1或者转子4中包括有一个第一绕组、一个第二绕组和一个第三绕组，定子1的内壁中沿圆周向均匀设置有60个平行于定子1轴向的凹槽、且在转子4中沿圆周向均匀设置有8个磁极，或者，在转子4的外壁中沿圆周向均匀设置有60个平行于转子4轴向的凹槽、且在定子1中沿圆周向均匀设置有8个磁极，所述的第一绕组、第二绕组和第三绕组设置在所述的凹槽中，第一绕组、第二绕组和第三绕组均采用叠绕组形式，每个叠绕组的节距是6，任意一个凹槽中均设置有内外两层绕组通道，第一绕组、第二绕组和第三绕组中的任意一个线圈均由位于一个凹槽的外层绕组通道中的导体与位于另一个凹槽的外层绕组通道中的导体构成，每极每相的线圈数是5，其中前三个线圈叠绕后、再反向串联另外2个叠绕线圈。
实施例2适合三相60槽8极多股圆漆包线绕组电机。实施例2采用双层绕组且每槽两层多个导体。电机的第一套绕组的1支路如图4所示。电机的第二套绕组的1支路如图 5所示。电机的第三套绕组的1支路如图 6所示。电机的1支路下的三相绕组如图7所示。电机每对极一个绕组支路有5个线圈组，节距是6，其中前3个线圈以逆时针叠绕，后2个线圈以顺时针叠绕，最后串联起5个线圈。例如1-（7）-2-（8）-3-（9）-（16）-1）-（15）-9，完成了一个支路。以同样的方式形成另外3个极下的3个支路。这四个支路可以灵活的组成1路、2路或者4路并联形式。
图8 描述了三种不同绕组电机的反电动势。其中曲线301是采用本发明的电机在空载下的线电动势波形，它主要含有5、7、29、31次谐波。曲线302是48槽8极电机的空载下的线电动势波形，它主要还有5、7、11、13次谐波。曲线曲线303是36槽8极电机的空载下的线电动势波形，它主要还有5、7、17、19次谐波。
图9 描述了三种不同绕组电机的扭矩特性。其中曲线401反映了采用本发明的电机的扭矩。曲线401最大扭矩略低于36槽电机（曲线403），但高转速时的功率要远大于36槽电机。曲线401的扭矩大于48槽电机（曲线402）。
图10 描述了三种不同绕组电机的功率特性。其中曲线501反映了采用本发明的电机的功率。曲线501的最大功率略低于36槽电机（曲线503），但高转速时的功率要远大于36槽电机。曲线501的功率大于48槽电机（曲线502）。
图11 描述了采用本发明的电机的气隙径向力波的阶次分析特性。图12和图13描述了另外两种电机的气隙径向力波的阶次分析。根据图示说明，60槽8极电机相比36槽8极，4阶次力波近似只有36槽的六分之一。60槽8极电机相比48槽8极，8阶次和16阶次均比48槽电机小。结合电磁振动与噪声与阶次的4次方成正比的原理，可推知采用本发明的电机电磁噪声会明显低于36槽电机，略低于48槽电机。
综合对比三种电机的扭矩、功率和阶次力波。采用本发明的电机，在保证低速扭矩不变的情况下，增大了电机的高速输出功率，同时还在电磁噪声方面优化另外常用的两种电机。
Claims (1)
1.一种具有60槽8极双层分数槽绕组结构的三相同步电动机，包括定子和转子，所述的定子具有一个圆柱型的内腔，所述的转子同轴设置在定子的内腔中，其特征在于：所述的定子包括有60个槽、且所述的转子包括有8个电极，或者所述的转子包括有60个槽、且所述的定子包括有8个电极，定子或者转子中包括有两个以上数目的波绕组，任意一个所述的波绕组的节距是6或者7，每槽分成上下两层绕组，组成绕组的线圈分为两部分，其中一部分线圈由一个槽的上层边和另外一个槽的上层边组成，另一部分线圈由一个槽的下层边和另外一个槽的下层边组成；或者，定子或者转子中包括有两个以上数目的叠绕组，任意一个所述的叠绕组的节距是6，每槽分成上下两层绕组，组成绕组的线圈分为两部分，其中一部分线圈由一个槽的上层边和另外一个槽的上层边组成，另一部分线圈由一个槽的下层边和另外一个槽的下层边组成，在每对极下的5个线圈中，前三个线圈朝一个方向叠绕，后两个线圈反向叠绕，绕组组合成1支路、或者2支路、或者4支路，定子或者转子中包括有一个第一绕组、一个第二绕组和一个第三绕组，定子的内壁中沿圆周向均匀设置有60个平行于定子轴向的凹槽、且在转子中沿圆周向均匀设置有8个磁极，或者，在转子的外壁中沿圆周向均匀设置有60个平行于转子轴向的凹槽、且在定子中沿圆周向均匀设置有8个磁极，所述的第一绕组、第二绕组和第三绕组设置在所述的凹槽中，第一绕组、第二绕组和第三绕组均采用波绕组形式，每个波绕组的节距是6或者7，任意一个凹槽中均设置有内外两层绕组通道，每极每相的线圈数是5，其中3个线圈采用波绕组的形式向一方向绕制，剩余的另外2个线圈以波绕组形式向反方向绕制，所述的3个线圈与所述的2个线圈之间通过过桥线连接，或者，第一绕组、第二绕组和第三绕组均采用叠绕组形式，每个叠绕组的节距是6，任意一个凹槽中均设置有内外两层绕组通道，每极每相的线圈数是5，其中前三个线圈叠绕后、再反向串联另外2个叠绕线圈。
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