CN110391723A - 24槽10极轴向磁通电机及电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种24槽10极轴向磁通电机及电动车辆。该24槽10极轴向磁通电机包括转子，所述转子的轴向两端对称布置有两个定子，所述转子包括盘式的转子支架，所述转子支架的两面分别镶嵌有5对极的磁钢，所述定子上沿周向均布有24个绕组槽，所述24个绕组槽内绕设有由A、B、C三相线绕制而成线圈绕组，所述线圈绕组采用集中式绕组。该24槽10极轴向磁通电机采用分数槽、集中式绕组，分数槽绕组可以用较少的槽数获得较多的极数，使线圈绕组间相互干扰较少，增强了电机的容错能力，线圈绕组的端部悬垂部分较短，可以减少铜耗和铜线用量，提高铜材的利用率，缩短电机体积尺寸，减轻电机重量和提高电机效率和功率密度，降低制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种24槽10极轴向磁通电机及电动车辆。
背景技术
节能减排、保护环境是当今世界共同关注的焦点，也是人类社会进入良性循环和可持续发展的必由之路。电动汽车以其低噪音、零污染和运行成本低等优点，应用越来越广泛。
目前，动车辆驱动用的永磁无刷电机大部分采用径向磁通结构的永磁电机，有效比功率密度≥4Kw/kg，有效比扭矩≥19N.m/kg,现有技术中径向磁通结构的电机体积较大，大多采用整数槽、散嵌式绕组的布局形式，散嵌绕组的端部悬垂部分较长，悬垂的端部是不做功部分，造成的铜材的利用率不高，有效比功率在3.0kw/kg～3.2kw/kg,有效比扭矩16N.m/kg～17N.m/kg，很难满足电动汽车用电机轻量化、体积小、功率密度大的要求。另外，径向磁通结构的永磁电机转子上镶嵌有与定子极数相对应极性数量的磁钢，当转子磁钢极数与定子极数相等或接近时，会产生较大的齿槽转矩，而齿槽转矩是产生电磁振动和电磁噪音根源之一。转速低时，尤为明显。在整数槽绕组中，由于齿槽的存在而引起的齿波电势，其谐波次数2mqk±1（k=1,2,3，…为齿谐波阶数），m为相数，q：极相组数，）2mqk±1都等奇数，因此所有阶齿谐波都存在，而且基波齿谐波2mqk±1为最强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积小、结构简单、有效比功率密度高和齿槽转矩小的24槽10极轴向磁通电机；本发明的目的还在于提供一种电动车辆。
为了达到上述技术目的，本发明24槽10极轴向磁通电机所采用的技术方案如下：该24槽10极轴向磁通电机包括转子，所述转子的轴向两端对称布置有两个定子，所述转子包括盘式的转子支架，所述转子支架的两面分别镶嵌有5对极的磁钢，所述定子上沿周向均布有24个绕组槽，所述24个绕组槽内绕设有由A、B、C三相线绕制而成线圈绕组，所述线圈绕组采用集中式绕组。
进一步地，所述线圈绕组的A、B、C三相分别由8个线圈和10个极相组成，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈的接线方式均为头尾相接，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈之间均间隔两个绕组槽，其余线圈的接线形式为头头相接或者尾尾相接。
进一步地，所述线圈绕组为扁铜线绕制而成的双层绕组结构，每层12个线圈按一定的相位设置在相应的绕组槽内。
进一步地，所述24槽10极轴向磁通电机还包括机座和设置在机座两端的端盖，所述定子上沿周向间隔设有凹槽，所述凹槽内安装有固定压条，所述端盖与定子上安装的固定压条通过螺栓固定连接。
进一步地，所述磁钢为分体式扇形结构，所述磁钢由多块极性相同的扇形结构的子磁钢拼合而成。
本发明24槽10极轴向磁通电机具有如下有益效果：该24槽10极轴向磁通电机采用分数槽、集中式绕组，分数槽绕组可以用较少的槽数获得较多的极数，使线圈绕组间相互干扰较少，增强了电机的容错能力，线圈绕组的端部悬垂部分较短，可以减少铜耗和铜线用量，提高铜材的利用率，并且采用转子采用盘式支架，能够很大程度的缩短电机体积尺寸，减轻电机重量和提高电机效率和功率密度，降低制造成本；集中式绕组的齿槽周期数较多，在同一时刻有多个定子齿槽与转子磁钢的永磁体作用，对于所有定子齿槽来说，就不存在相位差，也可以有效减小电机的齿槽转矩，电机的整体性能佳。
本发明电动车辆所采用的技术方案如下：该电动车辆包括24槽10极轴向磁通电机，所述24槽10极轴向磁通电机包括转子，所述转子的轴向两端对称布置有两个定子，所述转子包括盘式的转子支架，所述转子支架的两面分别镶嵌有5对极的磁钢，所述定子上沿周向均布有24个绕组槽，所述24个绕组槽内绕设有由A、B、C三相线绕制而成线圈绕组，所述线圈绕组采用集中式绕组。
进一步地，所述线圈绕组的A、B、C三相分别由8个线圈和10个极相组成，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈的接线方式均为头尾相接，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈之间均间隔两个绕组槽，其余线圈的接线形式为头头相接或者尾尾相接。
进一步地，所述线圈绕组为扁铜线绕制而成的双层绕组结构，每层12个线圈按一定的相位设置在相应的绕组槽内。
进一步地，所述24槽10极轴向磁通电机还包括机座和设置在机座两端的端盖，所述定子上沿周向间隔设有凹槽，所述凹槽内安装有固定压条，所述端盖与定子上安装的固定压条通过螺栓固定连接。
进一步地，所述磁钢为分体式扇形结构，所述磁钢由多块极性相同的扇形结构的子磁钢拼合而成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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24槽10极轴向磁通电机的实施例1的结构示意图；
图2为图1所示24槽10极轴向磁通电机的定子的结构示意图；
图3为图1所示24槽10极轴向磁通电机的转子的结构示意图；
图4为图1所示24槽10极轴向磁通电机的端盖的结构示意图；
图5为图1所示24槽10极轴向磁通电机的机座的结构示意图；
图6为图1所示24槽10极轴向磁通电机的线圈绕组的布线图；
图7为图6中A相线圈绕组的布线图；
图8为图6中B相线圈绕组的布线图；
图9为图6中C相线圈绕组的布线图；
图10为图1所示24槽10极轴向磁通电机的线圈绕组的接线图。
附图标记说明：1.机座；2.端盖；3.定子；4.凹槽；5.绕组槽；6.转子；7.磁钢；8.转子支架；9.定子槽；10.引出口；11.机座固定孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例结合附图来详细说明本发明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本发明的保护范围并不限于此。
本发明24槽10极轴向磁通电机的实施例1，如图1至图10所示（图6中根据颜色不同区分A、B、C三相,X、Y、Z分别表示A、B、C三相的引出线），该24槽10极轴向磁通电机包括转子6，所述转子6的轴向两端对称布置有两个定子3，转子6包括盘式的转子支架8，转子支架8的两面分别镶嵌有5对极的磁钢7，定子3上沿周向均布有24个绕组槽5，24个绕组槽5内绕设有由A、B、C三相线绕制而成的线圈绕组，线圈绕组采用集中式绕组。
在本实施例中，线圈绕组用扁铜线绕制而成，可以集成化加工，节省加工时间，降低生产成本。线圈绕组的跨距为1-3，线圈绕组A、B、C三相线的连接排列方式为ABABCACABCBCABABCACABCBC，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈的接线方式为头尾相接，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈之间均间隔两个绕组槽5，其余线圈的接线形式为头头相接或者尾尾相接，这种绕线方式使每相形成8个凸极和2个庶极共10个极相，庶极由相邻的同相绕组通过改变接线方式来改变极性感应产生。
在本实施例中，线圈绕组为扁铜线绕制而成双层绕组结构，每层12个线圈按照一定的相位设置在相应的绕组槽5内，提高了铜材的占空比，节省了定子3槽空间，更大程度上缩小了电动机体积，提高了永磁电动机有效比功率密度。
在本实施例中，该24槽10极轴向磁通电机还包括机座1和设置在机座1两端的端盖2，机座1的外周面上设有多组机座固定孔11，端盖2上设有于基座固定孔对应的螺栓孔，端盖2上还设有用于放置定子3的定子槽9，机座1的外周面上设有线圈绕组的A、B、C三相线的引出口10，定子3上沿周向间隔设有凹槽4，端盖2与定子3上安装的固定压条通过螺栓固定连接，便于定子3和线圈绕组的散热。
在本实施例中，定子3由硅钢片冲压后卷绕、焊接而成。转子支架8由碳结钢加工而成，转子支架8的中心开设有轴孔，轴孔内安装有转轴，转轴的两端安装有轴承；磁钢7为分体式扇形结构，磁钢7由多块极性相同的扇形环结构的子磁钢拼合而成，磁钢7采用这种结构能够降低盘式电机工作时的涡流损耗，提高盘式电机的工作效率。
上述24槽10极轴向磁通电机在进行安装时，将多个扇形环结构的子磁钢按N、S、N、S……排列固定到转子支架8上，转子支架8上两面位置对应的磁钢7的极性相同，把拼装完成的转子6装入基座内；将定子3放入端盖2上的定子槽9内，利用压条和螺栓将两个定子分别固定到端盖2上，最后用螺栓贯穿机座固定孔11和端盖2上的螺栓孔，将两个固定有定子3的端盖2固定到机座1的两端，转子6与两个定子之间预留大小相等的气隙。
根据分数槽设计特点：q=Z/2pm=N/d，N、b为整数，N/d为不可约分数q=24/2x3x5，N/d=4/5，可知上述24槽10极轴向磁通电机的线圈绕组采用分数槽、集中式绕组，结构简单，分数槽绕组可以用较少的槽数获得较多的极数，使线圈绕组间相互干扰较少，增强了电机的容错能力；线圈绕组的端部悬垂部分较短，可以减少铜耗和铜线用量，提高铜材的利用率，缩短电机体积尺寸，减轻电机重量和提高电机效率和功率密度，降低制造成本。集中式绕组的齿槽周期数较多，在同一时刻有多个定子齿槽与转子6上的磁钢7的永磁体作用，对于所有定子齿槽来说，就不存在相位差，可以有效减小电机的齿槽转矩。
本发明24槽10极轴向磁通电机的实施例2，与实施例1的不同之处在于，磁钢可以为整块的扇形结构。
本发明24槽10极轴向磁通电机的实施例3，与实施例1的不同之处在于，线圈绕组也可以采用漆包线绕制。
本发明电动车辆的实施例，该电动车辆包括24槽10极轴向磁通电机，该24槽10极轴向磁通电机与上述本发明24槽10极轴向磁通电机的任一实施例的结构相同，不再重复说明。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种24槽10极轴向磁通电机，包括转子，其特征在于：所述转子的轴向两端对称布置有两个定子，所述转子包括盘式的转子支架，所述转子支架的两面分别镶嵌有5对极的磁钢，所述定子上沿周向均布有24个绕组槽，所述24个绕组槽内绕设有由A、B、C三相线绕制而成线圈绕组，所述线圈绕组采用集中式绕组。
2.根据权利要求1所述的24槽10极轴向磁通电机，其特征在于：所述线圈绕组的A、B、C三相分别由8个线圈和10个极相组成，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈的接线方式均为头尾相接，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈之间均间隔两个绕组槽，其余线圈的接线形式为头头相接或者尾尾相接。
3.根据权利要求2所述的24槽10极轴向磁通电机，其特征在于：所述线圈绕组为扁铜线绕制而成的双层绕组结构，每层12个线圈按一定的相位设置在相应的绕组槽内。
4.根据权利要求1或2或3所述的24槽10极轴向磁通电机，其特征在于：所述24槽10极轴向磁通电机还包括机座和设置在机座两端的端盖，所述定子上沿周向间隔设有凹槽，所述凹槽内安装有固定压条，所述端盖与定子上安装的固定压条通过螺栓固定连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的24槽10极轴向磁通电机，其特征在于：所述磁钢为分体式扇形结构，所述磁钢由多块极性相同的扇形结构的子磁钢拼合而成。
6.一种电动车辆，包括24槽10极轴向磁通电机，所述24槽10极轴向磁通电机包括转子，其特征在于：所述转子的轴向两端对称布置有两个定子，所述转子包括盘式的转子支架，所述转子支架的两面分别镶嵌有5对极的磁钢，所述定子上沿周向均布有24个绕组槽，所述24个绕组槽内绕设有由A、B、C三相线绕制而成线圈绕组，所述线圈绕组采用集中式绕组。
7.根据权利要求6所述的电动车辆，其特征在于：所述线圈绕组的A、B、C三相分别由8个线圈和10个极相组成，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈的接线方式均为头尾相接，每相的第2个线圈和第3个线圈、第6个线圈和第7个线圈之间均间隔两个绕组槽，其余线圈的接线形式为头头相接或者尾尾相接。
8.根据权利要求7所述的电动车辆，其特征在于：所述线圈绕组为扁铜线绕制而成的双层绕组结构，每层12个线圈按一定的相位设置在相应的绕组槽内。
9.根据权利要求6或7或8所述的电动车辆，其特征在于：所述24槽10极轴向磁通电机还包括机座和设置在机座两端的端盖，所述定子上沿周向间隔设有凹槽，所述凹槽内安装有固定压条，所述端盖与定子上安装的固定压条通过螺栓固定连接。
10.根据权利要求6或7或8所述的电动车辆，其特征在于：所述磁钢为分体式扇形结构，所述磁钢由多块极性相同的扇形结构的子磁钢拼合而成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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