CN109768686A - 一种永磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机技术领域，提供一种永磁同步电机，包括定子组件以及设于所述定子组件内的转子组件，所述定子组件包括由多个定子芯片叠加而成的定子铁芯，各所述定子芯片包括沿周向间隔分布的多个齿部，相邻两所述齿部之间形成绕线空间，多个所述定子芯片的绕线空间叠置形成绕线槽，多个所述绕线槽内设有三相绕组，每相绕相由变节距线圈交替排布而成。本发明提供的永磁同步电机，每相绕相采用变节距的线圈交替排布而成，减小了电机定子的端部绕组长度，在相同体积下，与普通的永磁同步电机相比，本发明中的永磁同步电机设计在轴向方向上有效体积更多，具有更高的槽满率，损耗更小，保证电机具备了高转矩输出的能力，提升效率，减小温升，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其提供一种永磁同步电机。
背景技术
常规永磁同步电机的定子通常采用整片的定子硅钢片叠压而成，便于加工组装，但是存在槽满率略低的缺陷。为了提升槽满率，一些电机定子采用多个分块式铁芯结构，每个分块铁芯具有独立的定子齿和轭部，将每个分块铁芯绕线后再拼接成整圆。采用这样的结构，对电机极/槽间的配合要求较高，仅适用于极/槽数接近的电机，而且对每个分块铁芯组装的公差要求高，制造成本加大。
而且，目前永磁同步电机在绕组时，节距固定，这样造成端部绕组较长，降低了电机效率，增大了电机的体积，增加了电机成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步电机，旨在解决现有技术中电机效率低、体积大，成本高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种永磁同步电机，包括定子组件以及设于所述定子组件内的转子组件，所述定子组件包括由多个定子芯片叠加而成的定子铁芯，各所述定子芯片包括沿周向间隔分布的多个齿部，相邻两所述齿部之间形成绕线空间，多个所述定子芯片的绕线空间叠置形成绕线槽，多个所述绕线槽内设有三相绕组，每相绕相由变节距线圈交替排布而成。
进一步地，所述变节距线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的节距和所述第二线圈的节距不同。
进一步地，所述第一线圈的节距为4槽，所述第二线圈的节距为3槽，所述第一线圈匝数为第二线圈匝数的2倍。
进一步地，所述转子组件包括转子铁芯，沿所述转子铁芯外壁面环设的多个N极、S极交替分布的转子磁石组，以及套设于多个所述转子磁石组外的保护套。
进一步地，每个所述转子磁石组包括沿所述转子铁芯轴向方向设置的两块磁石。
进一步地，各所述转子磁石组与所述转子铁芯偏心。
进一步地，所述保护套套设于每个转子磁石组内两块磁石的连接处，所述保护套的轴向长度小于所述转子铁芯轴向长度的1/2。
进一步地，所述保护套为非导磁的金属件或纤维件。
进一步地，所述转子铁芯外壁面周向环设有多个容置槽，每个所述转子磁石组的两块磁石置于一所述容置槽内，相邻两所述容置槽之间设有极靴。
进一步地，各所述容置槽的底面为平面，各所述磁石的内表面为平面，所述磁石的内表面贴设于所述容置槽的底面，各所述磁石的外表面为弧形面，所述弧形面的弧度与所述保护套的内壁匹配。
本发明的有益效果：
本发明提供的永磁同步电机，每相绕相采用变节距的线圈交替排布而成，降低了电机的端部绕组，在相同体积下，与普通的永磁同步电机相比，本发明中的永磁同步电机设计在轴向方向上有效体积更多，具有更高的槽满率，损耗更小，保证电机具备了高转矩输出的能力，提升效率，降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的定子芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的定子铁芯结构示意图；
图3为本发明实施例提供的定子结构中A相绕组绕线示意图；
图4为本发明实施例提供的转子组件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的转子组件的分解示意图；
其中，图中各附图标记：
10-定子铁芯；11-定子芯片；12-齿部；13-绕线空间；14-绕线槽；15-第一线圈；16-第二线圈；20-转子组件；21-转子铁芯；211-容置槽；212-极靴；22-转子磁石组；221-磁石；23-保护套。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3，本发明实施例提供的一种永磁同步电机，包括定子组件以及设于定子组件内的转子组件20，定子组件包括由多个定子芯片11叠加而成的定子铁芯10，各定子芯片11包括沿周向间隔分布的多个齿部12，相邻两齿部12之间形成绕线空间13，多个定子芯片的绕线空间13叠置形成绕线槽14，多个绕线槽14内设有三相绕组，每相绕相由变节距线圈交替排布而成。
本实施例中，每相绕相采用变节距的线圈交替排布而成，降低了电机的端部绕组，在相同体积下，与普通的永磁同步电机相比，本实施例的永磁同步电机设计在轴向方向上有效体积更多，具有更高的槽满率，损耗更小，保证电机具备了高转矩输出的能力，提升效率，降低成本。
本实施例中，如图1所示，定子具有36个绕线槽14，图2中，数字1-36表示定子的绕线槽14，各数字旁单线表示单匝线圈，各数字旁边双线表示双匝线圈。且各绕线槽14采用平底槽设计。本实施例以其中一相绕组为例进行说明，其他两相绕组绕线方式与之相同，不再赘述。变节距线圈包括第一线圈15和第二线圈16，第一线圈15的节距和第二线圈16的节距不同。具体地，第一线圈15的节距为4槽，第二线圈16的节距为3槽，第一线圈15的匝数为第二线圈16的匝数的2倍。其中，绕组包括两组变节距线圈，在绕线时，第一线圈15跨过4个绕线槽14绕线一圈，而第二线圈16跨过3个绕线槽14绕线一圈，相邻的第一线圈15与第二线圈16之间串联，而两组变节距线圈采用首接首，尾接尾方式并联形成两个极。而且，本实施例中每相绕组为8个线圈，比传统绕线方式的12个线圈减少了4个线圈；减小线圈对电机的反电动势波形及幅值的影响。通过减小线圈，达到了减小电机端部绕组长度的效果，降低电机轴向长度。
请参考图4、图5，转子组件20包括转子铁芯21，沿转子铁芯21外壁面环设的多个转子磁石组22，以及套设于多个转子磁石组22外的保护套23，相邻两转子磁石组22的极性相反。即多个转子磁石组22为N极和S极交替排列。本实施例中，多个转子磁石组22固定在转子铁芯21外壁面，而保护套23套设在外，起到固定作用，避免转子磁石组22脱落。
进一步地，每个转子磁石组22包括沿转子铁芯21轴向方向设置的两块磁石221。这样两块磁石221拼接，有效减小转子磁石组22涡流损耗。
进一步地，本实施例中，每个转子磁石组22的磁石221与转子铁芯21偏心，即是各转子磁石组22所在圆的圆心与转子铁芯21的圆心不重合，采用这种偏心设置，减小电机的齿槽转矩。
具体地，本实施例中，磁石221为烧结钕铁硼磁石。烧结钕铁硼磁石的充磁方向可为径向或平行充磁。
本实施例中，保护套23的安装位置位于每个转子磁石组22内两块磁石221的连接处，这样，保护套23同时对两块磁石221均起到固定作用。而且，为了使固定效果更好，保护套23与多个转子磁石组22之间采用过盈配合。而为了更好地散热，保护套23不宜过宽，其轴向长度小于转子铁芯21轴向长度的1/2。而为了避免其对磁路造成影响，保护套23可采用非导磁材料金属制成，优选采用不锈钢制成，当然，也可以采用其他纤维材料制成。
本实施例中，转子铁芯21外壁面周向环设有多个容置槽211，每个转子磁石组22的两块磁石221置于一容置槽211内，相邻两容置槽211之间设有极靴212。每个容置槽211两侧的极靴212不仅对置于其中间的转子磁石组22起到夹持作用，而且对相邻转子磁石组22也起到一定的隔离作用，避免相邻转子磁石组22之间的磁干扰。
各容置槽211的底面为平面，相应地，各磁石221的内表面也为平面，这样，在安装时，磁石221的内表面能更好地贴合在容置槽211的底面上。优选地，磁石221的内表面粘贴在容置槽211的底面上。同时，磁石221的外表面为弧形面，其弧度与保护套23的内壁相匹配，这样，保护套23能更好地套设在磁石221外表面。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种永磁同步电机，包括定子组件以及设于所述定子组件内的转子组件，其特征在于：所述定子组件包括由多个定子芯片叠加而成的定子铁芯，各所述定子芯片包括沿周向间隔分布的多个齿部，相邻两所述齿部之间形成绕线空间，多个所述定子芯片的绕线空间叠置形成绕线槽，多个所述绕线槽内设有三相绕组，每相绕相由变节距线圈交替排布而成。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于：所述变节距线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的节距和所述第二线圈的节距不同。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于：所述第一线圈的节距为4槽，所述第二线圈的节距为3槽，所述第一线圈匝数为第二线圈匝数的2倍。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的永磁同步电机，其特征在于：所述转子组件包括转子铁芯，沿所述转子铁芯外壁面环设的多个N极、S极交替分布的转子磁石组，以及套设于多个所述转子磁石组外的保护套。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机，其特征在于：每个所述转子磁石组包括沿所述转子铁芯轴向方向设置的两块磁石。
6.根据权利要求4所述的永磁同步电机，其特征在于：各所述转子磁石组与所述转子铁芯偏心。
7.根据权利要求4所述的永磁同步电机，其特征在于：所述保护套套设于每个转子磁石组内两块磁石的连接处，所述保护套的轴向长度小于所述转子铁芯轴向长度的1/2。
8.根据权利要求4所述的永磁同步电机，其特征在于：所述保护套为非导磁的金属件或纤维件。
9.根据权利要求5所述的永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁芯外壁面周向环设有多个容置槽，每个所述转子磁石组的两块磁石置于一所述容置槽内，相邻两所述容置槽之间设有极靴。
10.根据权利要求9所述的永磁同步电机，其特征在于：各所述容置槽的底面为平面，各所述磁石的内表面为平面，所述磁石的内表面贴设于所述容置槽的底面，各所述磁石的外表面为弧形面，所述弧形面的弧度与所述保护套的内壁匹配。
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