CN114050670B - 一种模块化定子结构、设计方法及同极同槽永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化定子结构，用于同极同槽永磁电机，模块化定子结构包括定子齿部和圆环状的定子轭部，所述定子轭部的内圆周面上沿圆周方向设置有若干装配槽，每个所述装配槽内可拆卸设置有一个所述定子齿部，所述同极同槽永磁电机采用不同的极槽配合，且每种极槽类型的槽距角不同，但所述槽距角均为均匀环布于定子轭部内圆周面上虚拟定位槽的槽夹角的整数倍，其中，所述虚拟定位槽的数量为同极同槽永磁电机的极对数与装配槽槽数的乘积；本发明还公开上模块化定子结构的设计方法及包含上述模块化定子结构的同极同槽永磁电机。本发明通过定子轭部均布的虚拟定位槽数的选择，实现不同的槽距角在同一定子轭部的实现。

Description

一种模块化定子结构、设计方法及同极同槽永磁电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种模块化定子结构、设计方法及同极同槽永磁电机。
背景技术
同极同槽永磁电机作为一种新型拓扑结构的电机，具有更低的供电频率和铁损耗，效率更高，而与少极多槽相比具有更短的端部和更小的体积，力矩密度更高。此外，其反电动势波形更容易正弦化，有利于降低负载力矩波动。但是同极同槽电机的定子为多极少槽以及少极多槽的组合，例如公开号为CN111193336A的专利说明书中公开了一种少槽多极永磁容错轮缘推进电机，具体方案包括：定子和转子，所述定子上设置有多个绕组槽、电枢齿、隔离齿一和隔离齿二，所述隔离齿一和隔离齿二之间设置有隔离槽，所述电枢齿、隔离齿一和隔离齿二的齿部宽度相等、极靴宽度相等；其中绕组槽的个数为4km，转子的磁极数为k(6m±2)，k为正整数，m为电机相数。或如公告号为CN209402384U的专利说明书中公开了一种18槽10极三相永磁无刷电机，包括定子和转子，其特征在于：所述定子上沿周向间隔设有18个绕组槽，所述转子为10极结构，所述18槽10极三相永磁无刷电机还包括由A、B、C三相线绕制成的18个绕组线圈，每个绕组线圈对应定子上的一个绕组槽。
上述两种电机，由于同极同槽电机具有两种或以上的槽距角，增加了定子铁芯的加工难度和绕线难度。此外，在槽距角较小的情况下，其绕线的难度大幅度增加，电机的槽满率也会受到影响。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种模块化定子结构，通过定子轭部均布的虚拟定位槽数的选择，实现不同的槽距角在同一定子轭部的实现。
一种模块化定子结构，用于同极同槽永磁电机，模块化定子结构包括定子齿部和 圆环状的定子轭部，所述定子轭部的内圆周面上沿圆周方向设置有若干装配槽，每个所述 装配槽内可拆卸设置有一个所述定子齿部，所述同极同槽永磁电机采用不同的极槽配合， 且每种极槽类型的槽距角（定子铁芯上相邻线槽中心线间隔的角度）不同，但所述槽距角均 为均匀环布于定子轭部内圆周面上虚拟定位槽的槽夹角的整数倍，其中，所述虚拟定位槽 的数量为同极同槽永磁电机的极对数与装配槽槽数的乘积，即
Figure 182578DEST_PATH_IMAGE001
，相邻虚拟定 位槽的槽夹角的大小：
Figure 664375DEST_PATH_IMAGE002
。
本方案中，通过定子齿部先布线再进行装配，能够提高电机的槽满率，减少同极同槽电机绕线夹具，降低装配难度；与传统的制造方式相比，通过定子模块化结构，降低定子齿部的定位难度，易实现定子装配的自动化；通过定子轭部均布的虚拟定位槽数的选择，实现不同的槽距角在同一定子轭部的实现。
作为优选，所述同极同槽永磁电机采用多极少槽与少极多槽的配合。同时，极槽配 合采用的槽距角不同
Figure 546880DEST_PATH_IMAGE003
，但均为虚拟定位槽的槽夹角
Figure 899364DEST_PATH_IMAGE004
的整数倍，倍数的和等于 极数，即
Figure 7959DEST_PATH_IMAGE005
。
作为优选，所述装配槽采用燕尾槽结构。
本发明的另一个目的在于提供一种上述模块化定子结构的设计方法，包括如下步骤：
（1）确定均匀环布于定子轭部内圆周面上虚拟定位槽的数量，并计算出相邻虚拟定位槽的槽夹角；
（2）通过所述槽夹角确定同极同槽永磁电机包含的每种极槽类型的槽距角，从而确定各装配槽在定子轭部内圆周面上的位置。
作为优选，所述虚拟定位槽的数量为同极同槽永磁电机的极对数与装配槽槽数的 乘积，即
Figure 445893DEST_PATH_IMAGE001
，相邻虚拟定位槽的槽夹角的大小：
Figure 397669DEST_PATH_IMAGE002
。
作为优选，每种极槽类型的所述槽距角均为所述槽夹角的整数倍。
本发明的再一个目的在于提供一种同极同槽永磁电机，包括上述模块化定子结构。
作为优选，所述同极同槽永磁电机采用多极少槽与少极多槽的配合。
本发明的有益效果：
本发明采用模块化的定子结构，通过选取定子轭部虚拟定位槽间隔数目，确定真实槽开口的位置，实现同极同槽电机所需要的两种或以上不同槽距角的要求，降低同极同槽电机定子齿部的定位难度。将定子齿部先布线再进行装配，能够提高电机的槽满率，减少同极同槽电机绕线夹具，降低装配难度；通过定子模块化结构，易实现定子装配的自动化；通过定子轭部均布的槽间距的选择，实现不同的槽距角的极槽配合在同一定子轭部的实现。
附图说明
图1为本发明实施例7极6槽与5极6槽配合的剖面示意图；
图2为本发明实施例7极6槽与5极6槽配合的三维爆炸示意图；
图3为本发明实施例7极6槽与5极6槽配合的角度示意图；
图4为本发明实施例7极6槽与5极6槽配合的定子轭部示意图；
图5为本发明实施例7极6槽与5极6槽配合的定子齿部示意图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以12极12槽三相永磁电机为例，该永磁电机包括模块化定子结构，如图1-5所示，模块化定子结构包括定子齿部2和圆环状的定子轭部1，定子轭部1的内圆周面上沿圆周方向设置有12个装配槽3，每个装配槽3对应设置一个可拆卸的定子齿部2，具体地，装配槽3呈燕尾状，定子齿部2能方便快捷地安装于装配槽3内。
本实施例中，12极12槽采用5极6槽和7极6槽电机组合，5极6槽与7极6槽全齿绕组 的槽距角分别为
Figure 870238DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 390212DEST_PATH_IMAGE007
。极对数（P=6）与槽数（Z=12）的乘积为72，即均 匀环布于定子轭部1内圆周面上虚拟定位槽的数量为
Figure 315443DEST_PATH_IMAGE008
，相邻虚拟定位槽的槽夹角的 大小：
Figure 70910DEST_PATH_IMAGE002
，为5°。也即，本实施例中，5极6槽与7极6槽全齿绕组的槽距角分别为虚拟 定位槽的槽夹角的
Figure 132406DEST_PATH_IMAGE009
倍和
Figure 10233DEST_PATH_IMAGE010
倍。选用12个定子齿部2，定子轭部1内圆周面上 分别采用7个虚拟定位槽间距数和5个虚拟定位槽间距数进行开槽，将定子齿部2与定子轭 部1通过燕尾槽进行连接。
一种模块化定子结构的设计方法，包括以下步骤：
（1）确定均匀环布于定子轭部1内圆周面上虚拟定位槽的数量，即上述
Figure 642333DEST_PATH_IMAGE008
，并 计算出相邻虚拟定位槽的槽夹角，即
Figure 76857DEST_PATH_IMAGE011
；
（2）通过槽夹角
Figure 258439DEST_PATH_IMAGE004
确定同极同槽永磁电机包含的每种极槽类型的槽距角，从而确定 各装配槽3在定子轭部1内圆周面上的位置。以上述5极6槽和7极6槽电机组合为例，两者的 槽距角分别为
Figure 448112DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 879094DEST_PATH_IMAGE013
，极槽配合所需的装配槽3间隔数等于槽距角
Figure 445204DEST_PATH_IMAGE014
与虚拟定位槽的槽夹角
Figure 402665DEST_PATH_IMAGE004
的商，即
Figure 763239DEST_PATH_IMAGE015
。
具体地，定子轭部1内圆周面上分别采用7个虚拟定位槽间距数和5个虚拟定位槽间距数进行开槽，以确定各装配槽3在定子轭部1内圆周面上的位置，再将12个定子齿部2与定子轭部1通过燕尾槽进行连接，即得到模块化定子结构。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模块化定子结构，用于同极同槽永磁电机，模块化定子结构包括定子齿部和圆环状的定子轭部，所述定子轭部的内圆周面上沿圆周方向设置有若干装配槽，每个所述装配槽内可拆卸设置有一个所述定子齿部，其特征在于，所述同极同槽永磁电机采用不同的极槽配合，且每种极槽类型的槽距角不同，但所述槽距角均为均匀环布于定子轭部内圆周面上虚拟定位槽的槽夹角的整数倍，其中，所述虚拟定位槽的数量为同极同槽永磁电机的极对数与装配槽槽数的乘积。
2.根据权利要求1所述的模块化定子结构，其特征在于，所述同极同槽永磁电机采用多极少槽与少极多槽的配合。
3.根据权利要求1所述的模块化定子结构，其特征在于，所述装配槽采用燕尾槽结构。
4.一种权利要求1-3任一所述的模块化定子结构的设计方法，其特征在于：所述设计方法包括如下步骤：
（1）确定均匀环布于定子轭部内圆周面上虚拟定位槽的数量，并计算出相邻虚拟定位槽的槽夹角；
（2）通过所述槽夹角确定同极同槽永磁电机包含的每种极槽类型的槽距角，从而确定各装配槽在定子轭部内圆周面上的位置。
5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述虚拟定位槽的数量为同极同槽永磁电机的极对数与装配槽槽数的乘积。
6.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，每种极槽类型的所述槽距角均为所述槽夹角的整数倍。
7.一种同极同槽永磁电机，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的模块化定子结构。
8.根据权利要求7所述的同极同槽永磁电机，其特征在于，所述同极同槽永磁电机采用多极少槽与少极多槽的配合。
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