CN109713867B - 一种多单元永磁电机最小单元五对极不对称设计结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多单元永磁电机最小单元五对极不对称设计结构，目的在于降低其齿槽转矩和转矩波动，使电机运行特性更平稳，属于电机设计与制造技术领域。本发明采用的多单元永磁电机包括定子与转子，其中，定子绕组具有N个独立运行单元，每个独立运行单元为3相对称交流绕组，多相多单元永磁同步电机的相数m为:m＝3×N，其中N为大于3的偶数，转子具有相同的极对数且最小单元极对数为五，每个单元的极数为10k，k为正整数，相邻两个单元电机定子不对称，且槽数不相等，其中i号单元的槽数为12k，i为奇数，j号单元的槽数为15k，j为偶数。本发明从电机本体结构上优化电机的齿槽转矩和转矩波动特性，可在现有的控制策略和驱动器下使电机平稳运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种不对称单元电机结构的多单元永磁电机，属于电机设计与制造技术领域。
背景技术
永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流，此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机(generator)用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机(motor)用。
目前，永磁同步电机以其高功率密度以及高可靠性，在各个领域应用的特别广泛。随着在电力推进、动力定位等领域的特殊应用场合需求，多单元永磁电机应运而生。这种电机结构的可靠性高，且运行稳定。现有的多单元永磁电机结构均为对称结构，即每个单元电机的结构相同，便于控制。但是这也带来了一定的缺点，即每个单元电机系统在共同运行时具有相同的转矩波动，空载时具有相同的齿槽转矩。为了优化电机结构，使电机系统运行更平稳，降低电机的齿槽转矩和转矩波动，本发明提出了一种不对称单元电机结构的多单元永磁电机。
发明内容
本发明提供了一种多单元永磁电机最小单元五对极不对称设计结构，目的在于降低其齿槽转矩和转矩波动，使电机运行特性更平稳。
本发明采用的多单元永磁电机包括定子与转子，其中，定子绕组具有N个独立运行单元，每个独立运行单元为3相对称交流绕组，多相多单元永磁同步电机的相数m为:m＝3×N，其中N为大于3的偶数。
多单元永磁电机每个单元电机转子具有相同的极对数且最小单元极对数为五，每个单元的极数为10k，k为正整数k＝1,2,3…，相邻两个单元电机定子不对称，且槽数不相等，其中i号单元的槽数为12k，i为奇数，j号单元的槽数为15k，j为偶数。
所设计的不对称单元电机结构是指相邻两个单元电机不对称，每个单元电机内部是对称的，需要特别说明一下，每个单元电机内的每个定子齿宽均相等。每个单元电机的定子绕组均为三相绕组，与传统的三相电机绕组形式相同。
所设计的电机结构中每个单元电机均为集中绕组结构，每个单元电机内部按照单元电机的极槽配合结构对线圈进行排列。
两个相邻单元定子之间有一个过渡槽，即过渡槽的槽宽大于每个单元电机内部槽的槽宽。
与现有技术相比，本发明的优势在于：本发明从电机本体结构上优化电机的齿槽转矩和转矩波动特性，无需研究特殊的控制策略，也无需制作特殊的驱动器，即可在现有的控制策略和驱动器下使电机平稳运行，并且采用相同控制策略时，该结构电机的齿槽转矩和转矩波动比对称结构多单元永磁电机更低，运行更平稳。
附图说明
图1为本发明的电机整机绕组分布示意图；
图2为本发明的相邻两单元电机结构说明图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进行进一步说明。
多单元电机的整机结构如图1所示，本发明所述多单元永磁电机的定子绕组具有N个独立运行单元，每个独立运行单元为3相对称交流绕组，多相多单元永磁同步电机的相数m为：m＝3×N，其中N为大于3的偶数。
所设计的多单元永磁电机每个单元电机转子具有相同的极对数且最小单元极对数为四(每个单元的极数为10k，k为正整数k＝1,2,3…)，相邻两个单元电机定子不对称，且槽数不相等，其中i号单元的槽数为12k(i为奇数)，j号单元的槽数为15k(j为偶数)。
具体的相邻单元电机结构如图2所示，以最小单元电机为例说明，即取k＝1。此时，每个单元电机为10极，第i号单元电机的齿数为12，第j号单元电机的齿数为15。过渡槽的位置如图所示，其槽宽不同于每个单元电机内部的槽宽。第i号单元电机内的齿宽与第j号单元电机内部的齿宽不同。
Claims (3)
1.一种多单元永磁电机最小单元五对极不对称设计结构，采用的多单元永磁电机包括定子与转子，其特征在于：其中，定子绕组具有N个独立运行单元，每个独立运行单元为3相对称交流绕组，多相多单元永磁同步电机的相数m为:m＝3×N，其中N为大于3的偶数；
多单元永磁电机每个单元电机转子具有相同的极对数且最小单元极对数为五，每个单元的极数为10k，k为正整数k＝1,2,3…，相邻两个单元电机定子不对称，且槽数不相等，每个单元电机内部是对称的，每个单元电机内的每个定子齿宽均相等，其中i号单元的槽数为12k，i为奇数，j号单元的槽数为15k，j为偶数。
2.根据权利要求1所述的一种多单元永磁电机最小单元五对极不对称设计结构，其特征在于：电机结构中每个单元电机均为集中绕组结构，每个单元电机内部按照单元电机的极槽配合结构对线圈进行排列。
3.根据权利要求1所述的一种多单元永磁电机最小单元五对极不对称设计结构，其特征在于：两个相邻单元定子之间有一个过渡槽，即过渡槽的槽宽大于每个单元电机内部槽的槽宽。
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