CN113572281A - 一种低速大扭矩电机定子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低速大扭矩电机定子，低速大扭矩电机包括带有电枢绕组的定子和带有永磁体的转子，所述定子由Ps个大齿，Ps个定子槽和定子轭构成，转子由转子轭和Ps对磁极构成，所述定子与转子同轴安装，所述大齿上均绕制有一个集中电枢绕组，大齿一端设有磁场调制模块，所述磁场调制模块包括小齿、凹槽，大齿一端设有凹槽，凹槽两侧均设有小齿，所述磁极包括磁铁N极和磁铁S极。本发明平均每对极下的槽数减少，以较少数目的大槽代替数目较多的小槽，提升槽满率与电机性能，采用了两个小齿一个小槽的磁场调制模块，能够以较少的定子槽数实现所需的扭矩性能，元件数目较少，可简化嵌线工艺和接线，有助于降低成本。

Description

一种低速大扭矩电机定子
技术领域
本发明涉及永磁电机技术领域，具体是一种低速大扭矩电机定子。
背景技术
传统的永磁同步电机的转矩密度被不断提高以适应需要，但由于永磁同步电机的自身特性，传统永磁同步电机的转矩密度已经接近瓶颈。因此，为了进一步提高电机的转矩密度，除了通过新材料的应用以及冷却方式技术改进以外，改变电机的结构以提出新结构的电机变成了主要的研究目标以及方向。在电动汽车领域，高转矩密度电机的需求尤为突出，为了匹配这一需要，很多新型的具有更高转矩密度的电机被提出。其中游标电机是基于磁齿轮的磁场调制原理，实现磁场的自增速效果，可以实现电机的转矩及功率密度的提高等效果。和磁齿轮复合电机相比而言，这类电机只有一层气隙，类似于普通的永磁电机，因此电机结构相对简单。
公开号为CN201220020271.X的中国专利，公开一种用于低速大转矩的永磁游标电机，一个定子齿上有两个凹槽和三个小齿；公开号为CN202011592235.6的中国专利，公开一种集中绕组外转子游标电机提升功率因数的方法，其定子齿为U形齿，左右小齿上分别开有小凹槽；公开号为CN201811474314.X的中国专利，公开一种直流偏置电流型定转子双永磁游标电机，定子齿有一个凹槽，嵌有定子永磁体。公开号为CN201910866404.1的中国专利，公开一种磁路分解型游标永磁电机，定子齿上有一个U形槽，但是该专利并未指出可实施的极槽配合。
上述的游标电机，定子槽数较多，导致槽口空间小，定子齿绕制电枢绕组时，绝缘材料所占的空间增多，槽满率低，影响电机性能，同时元件数目较多，工艺复杂，加工成本较高。针对这种情况，现提出一种低速大扭矩电机定子。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低速大扭矩电机定子，能够有效解决上述背景技术中的不足，本发明平均每对极下的槽数减少，以较少数目的大槽代替数目较多的小槽，提升槽满率与电机性能，采用了两个小齿一个小槽的磁场调制模块，能够以较少的定子槽数实现所需的扭矩性能，元件数目较少，可简化嵌线工艺和接线，有助于降低成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种低速大扭矩电机定子，低速大扭矩电机包括带有电枢绕组的定子和带有永磁体的转子，所述定子由Ps个大齿，Ps个定子槽和定子轭构成，转子由转子轭和Ps对磁极构成。
进一步地，所述定子与转子同轴安装，所述大齿上均绕制有一个集中电枢绕组，大齿一端设有磁场调制模块。
进一步地，所述磁场调制模块包括小齿、凹槽，大齿一端设有凹槽，凹槽两侧均设有小齿。
进一步地，所述磁极包括磁铁N极和磁铁S极。
进一步地，所述磁场调制模块内的小齿的宽度相同，凹槽的宽度大于小齿的宽度。
进一步地，所述磁场调制模块内的凹槽的深度大于定子和转子之间的气隙宽度。
进一步地，所述定子槽槽口宽度的三倍大于磁场调制模块的宽度。
进一步地，本发明中大齿个数Ps为12时，转子极对数Pr可选为19或20，当大齿个数Ps为12时，调制模块的基波Z＝24，当转子极对数Pr为19时，调制后的磁密Pmodule为5，构成了12槽10极的永磁电机，当转子极对数Pr为20时，调制后的磁密Pmodule为4，构成了12槽8极的永磁电机。
进一步地，本发明中大齿个数Ps为18时，转子极对数Pr可选为26或28，当大齿个数Ps为18时，调制模块的基波Z＝36，当转子极对数Pr为26时，调制后的磁密Pmodule为10，构成了18槽20极的永磁电机，当转子极对数Pr为28时，调制后的磁密Pmodule为8，构成了18槽16极的永磁电机。
进一步地，本发明中大齿个数Ps为24时，转子极对数Pr可选为38或40，当大齿个数Ps为24时，调制模块的基波Z＝48，当转子极对数Pr为38时，调制后的磁密Pmodule为10，构成了24槽20极的永磁电机，当转子极对数Pr为40时，调制后的磁密Pmodule为8，构成了24槽16极的永磁电机。
本发明的有益效果：
1、本发明采用了两个小齿一个小槽的磁场调制模块，能够以较少的定子槽数实现所需的扭矩性能；
2、本发明平均每对极下的槽数减少，以较少数目的大槽代替数目较多的小槽，可减少槽绝缘占据的空间，有利于提高槽满率，进而提高电动机性能；
3、本发明的元件数目较少，可简化嵌线工艺和接线，有助于降低成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明实施例1的电机结构示意图；
图2是本发明实施例2的电机结构示意图；
图3是本发明实例1和发明实例2的电机局部结构示意图；
图4是本发明实施例3的电机结构示意图；
图中：1、定子；2、转子；3、大齿；4、磁场调制模块；5、磁铁N极；6、磁铁S极；7、小齿；8、凹槽；9、定子槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
实施例1
请参阅图1所示，一种低速大扭矩电机定子，低速大扭矩电机包括带有电枢绕组的定子1和带有永磁体的转子2，定子1与转子2同轴安装，定子1由24个大齿3，24个定子槽9和定子轭构成，大齿3上绕制一个集中电枢绕组，大齿3由一个凹槽8和两个小齿7组成，作为磁场调制模块4，转子2由转子轭和38对磁极构成，磁极包括磁铁N极5和磁铁S极6。
本实施例的低速大扭矩电机，是一种三相电机，因此大齿3的个数24是3的整数倍。
小齿7宽度wt1相同，凹槽8宽度wt2大于小齿7宽度wt1，凹槽8的深度ht大于定子1和转子2间的气隙宽度lg，定子槽9的槽口宽度wslt的三倍大于磁场调制模块4宽度2wt1+wt2，可以实现较好wt2的磁场调制效果，电机局部结构示意图如图3所示。
本实例中大齿3的个数Ps为24时，磁场调制模块4的基波Z＝48，转子2的极对数Pr为38，调制后的磁密极对数Pmodule为10，构成了24槽20极的永磁电机。
实施例2
请参阅图2所示，低速大扭矩电机包括带有电枢绕组的定子1和带有永磁体的转子2，定子1与转子2同轴安装，定子1由24个大齿3，24个定子槽9和定子轭构成，大齿3上绕制一个集中电枢绕组，大齿3由一个凹槽8和两个小齿7组成，作为磁场调制模块4，转子2由转子轭和38对磁极构成，磁极包括磁铁N极5和磁铁S极6。
本实施例的低速大扭矩电机，是一种三相电机，因此大齿3的个数24是3的整数倍。
小齿7宽度wt1相同，凹槽8宽度wt2大于小齿7宽度wt1，凹槽8的深度ht大于定子1和转子2间的气隙宽度lg，定子槽9的槽口宽度wslt的三倍大于磁场调制模块4宽度2wt1+wt2，可以实现较好的磁场调制效果，电机结构示意图的局部图如图3所示。
本实施例中大齿3的个数Ps为24时，磁场调制模块4的基波Z＝48，转子2的极对数Pr为40，调制后的磁密极对数Pmodule为8，构成了24槽16极的永磁电机。
实施例3
低速大扭矩电机不限定定子槽9的形状，但定子槽9的尺寸需满足以下条件：
小齿7宽度wt1相同，凹槽8宽度wt2大于小齿7宽度wt1；凹槽8的深度ht大于定子1和转子2间的气隙宽度lg；定子槽9的槽口宽度wslt的三倍大于磁场调制模块4宽度2wt1+wt2，可以实现较好的磁场调制效果。
本实施例下，为方便绕线，可选的电机局部结构示意图如图4所示。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种低速大扭矩电机定子，低速大扭矩电机包括带有电枢绕组的定子(1)和带有永磁体的转子(2)，其特征在于，所述定子(1)由Ps个大齿(3)，Ps个定子槽(9)和定子轭构成，转子(2)由转子轭和Ps对磁极构成。
2.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩电机定子,其特征在于，所述定子(1)与转子(2)同轴安装，所述大齿(3)上均绕制有一个集中电枢绕组，大齿(3)一端设有磁场调制模块(4)。
3.根据权利要求2所述的一种低速大扭矩电机定子,其特征在于，所述磁场调制模块(4)包括小齿(7)、凹槽(8)，大齿(3)一端设有凹槽(8)，凹槽(8)两侧均设有小齿(7)。
4.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩电机定子,其特征在于，所述磁极包括磁铁N极(5)和磁铁S极(6)。
5.根据权利要求3所述的一种低速大扭矩电机定子,其特征在于，所述磁场调制模块(4)内的小齿(7)的宽度相同，凹槽(8)的宽度大于小齿(7)的宽度。
6.根据权利要求3所述的一种低速大扭矩电机定子,其特征在于，所述磁场调制模块(4)内的凹槽(8)的深度大于定子(1)和转子(2)之间的气隙宽度。
7.根据权利要求3所述的一种低速大扭矩电机定子,其特征在于，所述定子槽(9)槽口宽度的三倍大于磁场调制模块(4)的宽度。
8.根据权利要求1所述的一种低速大扭矩电机定子,其特征在于，所述大齿(3)个数Ps＝12，极对数Pr＝19或20，大齿(3)个数Ps＝18，极对数Pr＝26或28，大齿(3)个数Ps＝24，极对数Pr＝38或40。
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