CN202260934U - 一种永磁伺服同步电动机的分数槽三相不等距正弦绕组 - Google Patents

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吴文新
刘国伟
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Abstract

一种永磁伺服同步电动机的分数槽三相不等距正弦绕组，该电动机定子槽数为30槽，极数为8极，相数为3相，每极每相槽数q=5/4，所述绕组为分数槽三相不等距正弦绕组，三相分数槽对称绕组下在具有斜槽的定子铁芯槽中；三相绕组的每相共有10个线圈串联而成，每相的10个线圈分为二组，每组5个线圈；5个线圈中有3个线圈的节距是2，2个线圈的节距为3，每个线圈的匝数都相等；3相绕组完全一样，互差120°电角度，每个槽均为双层下线，槽满率相同。本实用新型采用二种不同短距的绕组结构，使三相绕组相电势谐波含量少，小于1%，齿谐波得到很大的削弱；齿槽转矩小，噪声小，效率高。本实用新型适用三相永磁伺服同步电动机的定子绕组结构。

Description

一种永磁伺服同步电动机的分数槽三相不等距正弦绕组
技术领域    
    本实用新型涉及一种永磁伺服同步电动机的分数槽三相不等距正弦绕组，属永磁伺服同步电动机绕组技术领域。
背景技术    
正弦波永磁伺服同步电动机，简称永磁同步电动机（PMSM），定子绕组感应电动势为正弦波，为了产生恒定转矩，定子绕组应通入正弦波电流。一般的永磁同步电动机的定子设计与普通感应电动机相似，采用分布及短距的三相对称定子绕组，以得到正弦的相电势。但实际上，一般普通感应电动机整数槽绕组常规设计的相电动势很少能达到真正正弦，如若为分数槽绕组，则常规设计的相电动势正弦性更差。
实际上，PMSM电机定子大都采用分数槽绕组，但常常因为定子绕组相电势正弦性差，直接影响到伺服电机工作时的精确性。为此，有必要改进定子绕组结构，使其定子绕组相电势必高度正弦，提高PMSM电机的工作精度，符合伺服电机向高精度方向发展的需求。
发明内容    
本实用新型的目的是，根据传统PMSM电机绕组存在的问题，本实用新型公开一种永磁伺服同步电动机的分数槽三相不等距正弦绕组。这种永磁伺服同步电动机定子槽数为30槽，极数为8极，相数为3相，每极每相槽数q=5/4，是一种分数槽，其定子绕组设计成不等距的正弦绕组，使其相电势波形正弦波畸变率<1%，达到高度正弦性，使该永磁伺服同步电动机能用于精密数控机床中。
本实用新型的技术方案是，在定子槽数为30槽，极数为8极，相数为3相，每极每相槽数q=5/4的永磁伺服同步电动机中，本实用新型将定子铁芯斜槽，绕组采用分数槽三相不等距正弦绕组。
本实用新型所述绕组为分数槽三相不等距正弦绕组，三相分数槽对称绕组下在具有斜槽的定子铁芯槽中；定子的每相绕组由10个绕组串联组成，10个线圈分成两组，每组5个线圈，5个线圈中有3个线圈的节距为2，有两个线圈的节距为3，每个线圈的匝数都相等；3相绕组完全一样，互差120°电角度，构成三相对称绕组。每个槽均为双层下线，槽满率都相同；以此相适应的措施是定子铁芯斜1.07个定子齿距。
本实用新型三相绕组分别为u绕组、v绕组、w绕组。
所述三相不等距正弦绕组的u相绕组由uu0中10个线圈串联组成，即2-4，3-5，6-9，10-12，13-16，17-19，18-20，21-24，25-27，28-1；其中6-9，13-16，21-24，28-1这4个线圈的节距为3，其余6个线圈的节距为2，u，u0分别从2，28槽引出；
所述三相不等距正弦绕组的v相绕组由vv0中10个线圈串联组成，即12-14，13-15，16-19，20-22，23-26，27-29，28-30，1-4，5-7，8-11；其中，16-19，23-26，1-4，8-11这四个线圈节距为3，其余6个线圈节距为2，v，v0分别从12，8槽引出；
所述三相不等距正弦绕组的w相绕组由ww0中10个线圈串联组成，即7-9，8-10，11-14，15-17，18-21，22-24，23-25，26-29，30-2，3-6；其中，11-14，18-21，26-29，3-6这四个线圈节距为3，其余6个线圈节距为2，w，w0分别从7，3槽引出。
所述三相绕组的u0，v0，w0相联在一起，不引出，构成星形接法绕组，引出u，v，w。
本实用新型与现有技术比较的有益效果是，本实用新型分数槽不等距正弦绕组，并对定子铁芯采用一定的斜槽措施，其优点是绕组节距端部短，每个槽均为双层下线，每个线圈匝数都相等，槽满率都相同，工艺传统，容易实施；本实用新型采用二种不同短距的绕组结构，使三相绕组相电势谐波含量少，齿谐波得到很大的削弱；齿槽转矩小，噪声小，效率高。
本实用新型适用于三相永磁伺服同步电动机的定子绕组结构，也适用其它同步电机的定子绕组结构。
附图说明   
    附图1为本实用新型分数槽三相不等距正弦绕组布置图。
具体实施方式
本实用新型在定子铁芯槽数为30槽，极数为8极，每极每相槽数为q=5/4的分数槽的永磁伺服同步电动机上具体实施。
本实用新型实施例如附图所示，本实施例定子绕组每相由10个线圈串联组成，10个线圈分成两组，每组5个线圈；5个线圈中有3个线圈的节距为2，有2个线圈的节距为3，每个线圈的匝数都相等，三相绕组完全一样。三相绕组互差120°电角度，构成三相对称绕组。定子槽每槽按双层下线，槽满率相同。
如附图所示，本实施例三相绕组分别为u绕组、v绕组、w绕组。
u相绕组由uu0中10个线圈串联组成，即2-4，3-5，6-9，10-12，13-16，17-19，18-20，21-24，25-27，28-1；其中，6-9，13-16，21-24，28-1这四个线圈节距为3，其余6个线圈节距为2，u，u0分别从2，28槽引出；
v相绕组由vv0中10个线圈串联组成，即12-14，13-15，16-19，20-22，23-26，27-29，28-30，1-4，5-7，8-11；其中，16-19，23-26，1-4，8-11这四个线圈节距为3，其余6个线圈节距为2，v，v0分别从12，8槽引出；
w相绕组由ww0中10个线圈串联组成，即7-9，8-10，11-14，15-17，18-21，22-24，23-25，26-29，30-2，3-6；其中，11-14，18-21，26-29，3-6这四个线圈节距为3，其余6个线圈节距为2，w，w0分别从7，3槽引出。
本实用新型实施例构成的三相分数槽绕组每个线圈的匝数相等，每个槽按双层下线，槽满率相同，三相绕组互差120°电角度，构成三相对称绕组，以此相适应的措施是定子铁芯斜1.07个定子齿距。
经综合计算，相电势谐波计算到29次谐波，其谐波含量很小，相电势波形的正弦畸变率为0.633%,小于1%，达到了本实用新型相电势波形正弦畸变率低于1%的水平。
本实用新型实施例分数槽不等距正弦绕组，嵌在斜槽度为1.07个定子齿距的定子铁芯槽中，其特点是绕组节距端部短，每槽双层，每个线圈匝数相等，槽满率相同，工艺传统，容易实施。本实用新型实施例采用二种不同短距的绕组结构，使相电势谐波含量少，齿谐波得到很大的削弱；齿槽转矩小，噪声小，效率高。

Claims (2)

1.一种永磁伺服同步电动机的分数槽三相不等距正弦绕组，所述永磁伺服同步电动机定子槽数为30槽，极数为8极，相数为3相，每极每相槽数q=5/4，其特征在于，所述定子铁芯斜槽，绕组为分数槽三相不等距正弦绕组，三相分数槽对称绕组下在具有斜槽的定子铁芯槽中；三相绕组的每相共有10个线圈串联而成，每相的10个线圈分为二组，每组5个线圈；5个线圈中有3个线圈的节距是2，2个线圈的节距为3，每个线圈的匝数都相等；3相绕组完全一样，互差120°电角度，每个槽均为双层下线，槽满率相同；
所述三相不等距正弦绕组的u相绕组由uu0中10个线圈串联组成，即2-4，3-5，6-9，10-12，13-16，17-19，18-20，21-24，25-27，28-1；其中6-9，13-16，21-24，28-1这4个线圈的节距为3，其余6个线圈的节距为2，u，u0分别从2，28槽引出；
所述三相不等距正弦绕组的v相绕组由vv0中10个线圈串联组成，即12-14，13-15，16-19，20-22，23-26，27-29，28-30，1-4，5-7，8-11；其中，16-19，23-26，1-4，8-11这四个线圈节距为3，其余6个线圈节距为2，v，v0分别从12，8槽引出；
所述三相不等距正弦绕组的w相绕组由ww0中10个线圈串联组成，即7-9，8-10，11-14，15-17，18-21，22-24，23-25，26-29，30-2，3-6；其中，11-14，18-21，26-29，3-6这四个线圈节距为3，其余6个线圈节距为2，w，w0分别从7，3槽引出；所述三相绕组的u0，v0，w0相联在一起，不引出，构成星形接法绕组，引出u，v，w。
2.根据权利要求1所述的一种永磁伺服同步电动机的分数槽三相不等距正弦绕组，其特征在于，所述绕组要下的定子铁芯斜槽，斜槽度为1.07个定子齿距。
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