CN116317231A - 一种18槽8极永磁电机定子 - Google Patents

一种18槽8极永磁电机定子 Download PDF

Info

Publication number
CN116317231A
CN116317231A CN202310524408.8A CN202310524408A CN116317231A CN 116317231 A CN116317231 A CN 116317231A CN 202310524408 A CN202310524408 A CN 202310524408A CN 116317231 A CN116317231 A CN 116317231A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slot
slots
phase winding
led
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310524408.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116317231B (zh
Inventor
伍嘉志
霍慧
李志敏
谢芳华
郭伟华
陈主伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan City Nanhai Popula Fan Co ltd
Original Assignee
Foshan City Nanhai Popula Fan Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan City Nanhai Popula Fan Co ltd filed Critical Foshan City Nanhai Popula Fan Co ltd
Priority to CN202310524408.8A priority Critical patent/CN116317231B/zh
Publication of CN116317231A publication Critical patent/CN116317231A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116317231B publication Critical patent/CN116317231B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种18槽8极永磁电机定子，其包括铁芯和三相绕组，铁芯内环周均布有18个槽，三相绕组采用单层分数绕组的方式绕在铁芯以使三相绕组通电时该电机定子内形成8极；每相绕组均包括三组线圈，其中的两相绕组的三组线圈的跨距均为3个槽，第三相绕组的其中两组线圈的跨距为3个槽且第三组线圈的跨距为4个槽。基于该种定子所制得的电机功率因数较现有电机提升约10个百分点，效率更高，更节电；而且该电机运行安静平稳，温升低。

Description

一种18槽8极永磁电机定子
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种18槽8极永磁电机定子。
背景技术
目前，永磁电机的设计一般借鉴Y2电机，特别是对于定子的设计尤甚。对于中心高为90的永磁电机而言，其设计也是参考Y2电机，基于上述的借鉴，使得现有的90中心高永磁电机的定子为36槽且采用双层叠绕组，并形成8极。但是，如图7所示，在ansys仿真中可看出上述双层叠绕组下的36槽8极电机定子的反电势波形较差，由于谐波较多，使合成得到的反电势波形与正弦波存在较大差别（反电势波形与正弦波越接近能量转换效率更高），导致功率因数低，不符合有些工况的运行要求；且电机由此形成的齿槽转矩大，使电机不能平稳运行；另外双层叠绕不易实现机械崁线，大多只能采用人工崁线，人工崁线效率较低，使得生产效率低；上述情况有待优化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种18槽8极永磁电机定子，旨在解决现有技术的90中心高永磁电机的功率因数低、齿槽转矩较大、崁线效率较低的问题。
为了达到上述的目的，本发明提供了一种18槽8极永磁电机定子，包括铁芯和三相绕组，铁芯内环周均布有18个槽，三相绕组采用单层分数绕组的方式绕在铁芯以使三相绕组通电时该电机定子内形成8极；每相绕组均包括三组线圈，其中的两相绕组的三组线圈的跨距均为3个槽，第三相绕组中的其中两组线圈的跨距为3个槽且第三组线圈的跨距为4个槽。
进一步地，U相绕组的三组线圈分别跨在槽6与槽8、槽10与槽12、槽1与槽17； V相绕组的三组线圈分别跨在槽7与槽5、槽16与槽14、槽3与槽18；W相绕组的三组线圈分别跨在槽9与槽11、槽13与槽15、槽4与槽2。
进一步地，U相绕组从其首端至尾端依次从槽6进线、槽8出线、槽10进线、槽12出线、槽1进线、槽17出线；V相绕组从其首端至尾端依次从槽7进线、槽5出线、槽16进线、槽14出线、槽3进线、槽18出线；W相绕组从其首端至尾端依次从槽9进线、槽11出线、槽13进线、槽15出线、槽4进线、槽2出线。
进一步地，该电机定子用于90中心高变频永磁电机。
进一步地，每组线圈的匝数为116，导线采用Φ0.63mm漆包线。
进一步地，铁芯的外径R1为130mm，所有槽的内端所围成的内端圆的直径R2为90mm，所有槽的外端所围成的外端圆的直径R3为115.6mm。
进一步地，每个槽的轮廓包括槽口、分别连接在槽口的两侧并同时往外侧和往铁芯的径向向外延伸的两段第一外扩段、分别连接在第一外扩段的末端并同时往外侧和往铁芯的径向向外延伸的两段第二外扩段、分别与两段第二外扩段的末端均相切的圆弧段。
进一步地，槽口的宽度d1为2mm，高度h1为0.5mm；第一外扩段与铁芯的内周的切线之间的夹角∠1为22°，在铁芯的径向方向上，第一外扩段的末端与槽口之间的距离h2为1mm；在铁芯的径向方向上，第二外扩段的末端与第一外扩段的末端之间的距离h3为6.8mm；圆弧段的半径为4.5mm。
进一步地，每组线圈的轮廓均包括两条相互平行的侧边以及分别连接在两条侧边的末端的两条弧边；对于跨距均为3个槽的线圈，其两条侧边之间的间距d2为36mm，侧边的长度L1为64.2mm，两条弧边之间相隔最远处的间距L2为82mm；对于跨距为4个线槽的线圈，其两条侧边之间的间距d3为55mm，侧边的长度L3为64.2mm，两条弧边之间相隔最远处的间距L4为87mm。
本发明所提供的一种18槽8极永磁电机定子，其铁芯仅设置18槽，相比于现有技术，较少的槽数有利于提高满槽率，提高电机的功率因数，而且由于采用单层分数绕组的方式进行绕线，电机的齿槽转矩更小，也方便实现机械崁线，大大提高生产效率；在18槽的选择下，绕组采用单层分数绕组的方式绕在铁芯，节省铜线，也能提高电机的效率；进一步地，在18槽且为单层分数绕组的选择下，本发明打破了传统永磁电机的三相绕组的结构为一样的设计，改为采用两相绕组的结构是一样的但第三相绕组与其他两相绕组不同的设计方案，不同的绕组的其中一组线圈为大线圈，经仿真，该设计在三相合成作用下能够形成8极，虽然三相电阻稍有不同，但所形成的磁极基本均衡，满足电机的工作需求。
附图说明
图1是本发明的18槽8极永磁电机定子的绕组示意图；
图2是本发明的18槽8极永磁电机定子的绕组展开图；
图3是铁芯的结构示意图；
图4是图3中A处的局部放大图；
图5是图4中B处的局部放大图；
图6是各相绕组的线圈结构示意图；
图7是现有技术的双层叠绕组下的36槽8极电机定子的反电势波形图；
图8是本发明的18槽8极永磁电机定子的反电势波形图。
附图标记说明：
1、铁芯；11、铁芯的内周；
21、槽口；22、第一外扩段；23、第二外扩段；24、圆弧段。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
在本发明中，除另有明确规定和限定，当出现术语如“设置在”、“相连”、“连接”时，这些术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接或一体连接；可以是直接相连或通过一个或多个中间媒介相连。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。对于本发明中所出现的方向词，是为了能更好地对特征的特点及特征间的关系进行说明，应当理解的是，当本发明的摆放方向发生改变时，特征的特点及特征间的关系的方向也对应发生改变，因此方向词不构成对特征的特点及特征间的关系在空间内的绝对限定作用，仅起到相对限定作用。
本发明提供了一种18槽8极永磁电机定子，如图1至图6所示，其包括铁芯1和三相绕组，铁芯1内环周均布有18个槽，三相绕组采用单层分数绕组的方式绕在铁芯1以使三相绕组通电时该电机定子内形成8极；每相绕组均包括三组线圈，其中的两相绕组的三组线圈的跨距均为3个槽，第三相绕组中的其中两组线圈的跨距为3个槽且第三组线圈的跨距为4个槽。
将上述结构的定子用于90中心高永磁电机的定子，经仿真分析，如图8所示，其反电势波形与正弦波十分接近，接近程度高达98%以上，能量转换效率高，并且对所制得的电机样本进行测试，测试结果显示电机的功率因数达到0.74-0.76，功率因素提高超过10个百分点，电机损耗得到较大的改善。当然，理论上将该结构设计的定子用在其他中心高的永磁电机中也有相同的好处，因此把该结构的定子用在其他中心高的永磁电机也落入本发明的保护范围内。
基于上述的结构设计，该种18槽8极永磁电机定子的铁芯1仅设置18槽，相比于现有技术，较少的槽数有利于提高满槽率，提高电机的功率因数，而且由于采用单层分数绕组的方式进行绕线，电机的齿槽转矩更小，也方便实现机械崁线，大大提高生产效率；在18槽的选择下，绕组采用单层分数绕组的方式绕在铁芯1，节省铜线，也能提高电机的效率；进一步地，在18槽且为单层分数绕组的选择下，本发明打破了传统永磁电机的三相绕组的结构为一样的设计思路，改为采用两相绕组的结构是一样的但第三相绕组与其他两相绕组的结构不同的设计方案，不同的绕组中的其中一组线圈为大线圈，经仿真，该设计在三相合成作用下能够形成8极，虽然三相电阻稍有不同，但所形成的磁极基本均衡，满足永磁电机的工作需求。
在本实施例中，如图1和图2所示，U相绕组的三组线圈分别跨在槽6与槽8、槽10与槽12、槽1与槽17； V相绕组的三组线圈分别跨在槽7与槽5、槽16与槽14、槽3与槽18；W相绕组的三组线圈分别跨在槽9与槽11、槽13与槽15、槽4与槽2。 在图1和图2中，U1表示U相绕组的首端，U2表示U相绕组的尾端；V1表示V相绕组的首端，V2表示V相绕组的尾端；W1表示W相绕组的首端，W2表示W相绕组的尾端。优选地，U相绕组从其首端至尾端依次从槽6进线、槽8出线、槽10进线、槽12出线、槽1进线、槽17出线；V相绕组从其首端至尾端依次从槽7进线、槽5出线、槽16进线、槽14出线、槽3进线、槽18出线；W相绕组从其首端至尾端依次从槽9进线、槽11出线、槽13进线、槽15出线、槽4进线、槽2出线。基于上述的绕线方式，能实现两相绕组的结构是一样的但第三相绕组与其他两相绕组的结构不同的设计方案，且经仿真可得出，在该绕线方式下，三相绕组通电时该电机定子内形成基本均衡的8极。当然，上述仅为基于本发明的18槽8极单层分数绕组的设计思路下所提供的一个具体的实施方式，与该设计思路相同的其他绕线方式也应落入本发明的保护范围内。
在本实施例中，每组线圈的匝数为116，导线采用Φ0.63mm漆包线。优选地，如图3所示，铁芯1的外径R1为130mm，所有槽的内端所围成的内端圆的直径R2为90mm，所有槽的外端所围成的外端圆的直径R3为115.6mm。如图4和图5所示，每个槽的轮廓包括槽口21、分别连接在槽口21的两侧并同时往外侧和往铁芯1的径向向外延伸的两段第一外扩段22、分别连接在第一外扩段22的末端并同时往外侧和往铁芯1的径向向外延伸的两段第二外扩段23、分别与两段第二外扩段23的末端均相切的圆弧段24。槽口21的宽度d1为2mm，高度h1为0.5mm；第一外扩段22与铁芯的内周11的切线之间的夹角∠1为22°，在铁芯1的径向方向上，第一外扩段22的末端与槽口21之间的距离h2为1mm；在铁芯1的径向方向上，第二外扩段23的末端与第一外扩段22的末端之间的距离h3为6.8mm；圆弧段24的半径为4.5mm。如图6所示，每组线圈的轮廓均包括两条相互平行的侧边以及分别连接在两条侧边的末端的两条弧边；对于跨距均为3个槽的线圈，其两条侧边之间的间距d2为36mm，侧边的长度L1为64.2mm，两条弧边之间相隔最远处的间距L2为82mm；对于跨距为4个线槽的线圈，其两条侧边之间的间距d3为55mm，侧边的长度L3为64.2mm，两条弧边之间相隔最远处的间距L4为87mm。采用上述所提供的较佳的导线、槽及线圈的结构及尺寸，能够取得较高的满槽率，进而提高电机效率，也节省铜线的使用，降低生产成本。
申请人按照本实施例所提供的定子改进出两台90中心高永磁电机，分别为样机一和样机二，样机一和样机二与现有电机仅为定子不同，将样机一、样机二和现有电机进行负载试验，得到以下试验结果：
Figure SMS_1
经上述对比可看出，基于本实施例的所提供的定子所得到的电机的电阻大于现有电机，但功率因数较现有电机提升约10个百分点，能量转换效率更高，更节电。而且，在电机运行的过程中可直观地得出本实施所得到的电机运行安静平稳，温升低，使用效果好。
在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种18槽8极永磁电机定子，包括铁芯和三相绕组，其特征在于：铁芯内环周均布有18个槽，三相绕组采用单层分数绕组的方式绕在铁芯以使三相绕组通电时该电机定子内形成8极；
每相绕组均包括三组线圈，其中的两相绕组的三组线圈的跨距均为3个槽，第三相绕组中的其中两组线圈的跨距为3个槽且第三组线圈的跨距为4个槽。
2.根据权利要求1所述的18槽8极永磁电机定子，其特征在于：
U相绕组的三组线圈分别跨在槽6与槽8、槽10与槽12、槽1与槽17；
V相绕组的三组线圈分别跨在槽7与槽5、槽16与槽14、槽3与槽18；
W相绕组的三组线圈分别跨在槽9与槽11、槽13与槽15、槽4与槽2。
3.根据权利要求2所述的18槽8极永磁电机定子，其特征在于：
U相绕组从其首端至尾端依次从槽6进线、槽8出线、槽10进线、槽12出线、槽1进线、槽17出线；
V相绕组从其首端至尾端依次从槽7进线、槽5出线、槽16进线、槽14出线、槽3进线、槽18出线；
W相绕组从其首端至尾端依次从槽9进线、槽11出线、槽13进线、槽15出线、槽4进线、槽2出线。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的18槽8极永磁电机定子，其特征在于：该电机定子用于90中心高变频永磁电机。
5.根据权利要求4所述的18槽8极永磁电机定子，其特征在于：每组线圈的匝数为116，导线采用Φ0.63mm漆包线。
6.根据权利要求4所述的18槽8极永磁电机定子，其特征在于：铁芯的外径R1为130mm，所有槽的内端所围成的内端圆的直径R2为90mm，所有槽的外端所围成的外端圆的直径R3为115.6mm。
7.根据权利要求6所述的18槽8极永磁电机定子，其特征在于：每个槽的轮廓包括槽口、分别连接在槽口的两侧并同时往外侧和往铁芯的径向向外延伸的两段第一外扩段、分别连接在第一外扩段的末端并同时往外侧和往铁芯的径向向外延伸的两段第二外扩段、分别与两段第二外扩段的末端均相切的圆弧段。
8.根据权利要求7所述的18槽8极永磁电机定子，其特征在于：
槽口的宽度d1为2mm，高度h1为0.5mm；
第一外扩段与铁芯的内周的切线之间的夹角∠1为22°，在铁芯的径向方向上，第一外扩段的末端与槽口之间的距离h2为1mm；
在铁芯的径向方向上，第二外扩段的末端与第一外扩段的末端之间的距离h3为6.8mm；
圆弧段的半径为4.5mm。
9.根据权利要求8所述的18槽8极永磁电机定子，其特征在于：每组线圈的轮廓均包括两条相互平行的侧边以及分别连接在两条侧边的末端的两条弧边；
对于跨距均为3个槽的线圈，其两条侧边之间的间距d2为36mm，侧边的长度L1为64.2mm，两条弧边之间相隔最远处的间距L2为82mm；
对于跨距为4个线槽的线圈，其两条侧边之间的间距d3为55mm，侧边的长度L3为64.2mm，两条弧边之间相隔最远处的间距L4为87mm。
CN202310524408.8A 2023-05-11 2023-05-11 一种18槽8极永磁电机定子 Active CN116317231B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310524408.8A CN116317231B (zh) 2023-05-11 2023-05-11 一种18槽8极永磁电机定子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310524408.8A CN116317231B (zh) 2023-05-11 2023-05-11 一种18槽8极永磁电机定子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116317231A true CN116317231A (zh) 2023-06-23
CN116317231B CN116317231B (zh) 2023-07-25

Family

ID=86799873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310524408.8A Active CN116317231B (zh) 2023-05-11 2023-05-11 一种18槽8极永磁电机定子

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116317231B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0556586A (ja) * 1991-08-20 1993-03-05 Tamagawa Seiki Co Ltd Ａｃサーボモータの巻線構造
JPH0564400A (ja) * 1991-08-29 1993-03-12 Mitsubishi Electric Corp ８極三相誘導電動機
JPH07227070A (ja) * 1994-02-08 1995-08-22 Kusatsu Denki Kk 単相誘導電動機
US20140191657A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-10 New Japan Radio Co., Ltd. Coaxial magnetron
CN111900815A (zh) * 2020-06-08 2020-11-06 厦门势拓伺服科技股份有限公司 一种削弱不对称气隙磁场影响和具有容错能力的定子绕组
WO2022014031A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20 三菱電機株式会社 固定子、電動機、圧縮機、及び空気調和機

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0556586A (ja) * 1991-08-20 1993-03-05 Tamagawa Seiki Co Ltd Ａｃサーボモータの巻線構造
JPH0564400A (ja) * 1991-08-29 1993-03-12 Mitsubishi Electric Corp ８極三相誘導電動機
JPH07227070A (ja) * 1994-02-08 1995-08-22 Kusatsu Denki Kk 単相誘導電動機
US20140191657A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-10 New Japan Radio Co., Ltd. Coaxial magnetron
CN111900815A (zh) * 2020-06-08 2020-11-06 厦门势拓伺服科技股份有限公司 一种削弱不对称气隙磁场影响和具有容错能力的定子绕组
WO2022014031A1 (ja) * 2020-07-17 2022-01-20 三菱電機株式会社 固定子、電動機、圧縮機、及び空気調和機

Also Published As

Publication number Publication date
CN116317231B (zh) 2023-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN209250350U (zh) 一种高功率密度永磁电机
CN105406629A (zh) 电机定子、永磁发电机
CN108923560A (zh) 一种内置式永磁电机
CN1753284A (zh) 一种双定子、单转子盘式无刷双馈交流电机
CN204408035U (zh) 一种定子冲片及其应用的塑封定子和外转子电机
CN217486256U (zh) 一种电机定子及电机
CN112467895A (zh) 电机的定子结构及其制造方法与具有其的无刷电机
CN201282376Y (zh) 三支路双层三相不对称支路定子绕组
CN101814779B (zh) 一种双馈风力发电机定子
CN114337010A (zh) 一种定子组件和电机
CN116317231B (zh) 一种18槽8极永磁电机定子
US11177705B2 (en) Permanent magnet motor, compressor and refrigeration system
CN215956131U (zh) 一种扁线电机定子及电机
CN107124055B (zh) 压缩机的转子、永磁电机、压缩机
CN205178690U (zh) 电机定子、永磁发电机
CN115001182A (zh) 一种电机的双层扁线绕组结构
CN114498995A (zh) 一种扁线电机定子及扁线电机
CN112615509A (zh) 双永磁体内嵌式永磁同步电机结构
CN201708604U (zh) 一种双馈风力发电机定子
CN208674969U (zh) 电机定子和电机
CN111064300A (zh) 24槽10极三相电机绕组结构及电动车辆
CN219018657U (zh) 一种永磁同步电机
CN212033857U (zh) 一种电机定子及电机
CN219227302U (zh) 永磁同步电机及其转子
CN204089397U (zh) 40极42槽曳引机定子

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant