CN202749988U

CN202749988U - 十二槽十极三相直流无刷电机

Info

Publication number: CN202749988U
Application number: CN 201220336049
Authority: CN
Inventors: 刘小波
Original assignee: SHANGHAI AEROSPACE AUTOMOBILE ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI AEROSPACE AUTOMOBILE ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2022-07-11

Abstract

本实用新型提供一种十二槽十极三相直流无刷电机，包括十磁极转子，十二齿槽定子，以及绕组，定子各齿槽的末端弧面与所述转子中各该磁极的内表面的弧面共圆心，绕组缠绕在定子各齿槽上，包括分别具有两段绕线的第一相、第二相、及第三相线圈；各相线圈中的一段绕线起始于一绕线始点，于顺时针方向在与该绕线始点对应的一个齿槽上缠绕多圈，并在第后五的齿槽上缠绕多圈，终止在与该绕线始点对应的绕线终点；该线圈中的另一段绕线起始于该绕线终点，于顺时针方向在第后六的齿槽上缠绕多圈，并在第后十一的齿槽上缠绕多圈，终止于该绕线始点。如此可避免反方向绕制的现象，也降低了对绕线设备的要求，使绕线设备制造简便。

Description

十二槽十极三相直流无刷电机

技术领域

本实用新型涉及属于汽车空调的外转子形式的无刷电机领域，特别是涉及一种十二槽十极三相直流无刷电机。

背景技术

随着汽车工业的不断发展，对汽车零部件的要求越来越高，不仅有性能的要求，而且还有节能和环保方面的要求。目前汽车空调使用的还是有刷电机，在性能和节能环保方面均不及无刷电机，随着电子元器件的性能不断提高以及价格的不断降低，无刷电机所具有高效率、低噪声、长寿命等优势，用来替代有刷电机将是必然趋势。

目前针对使用在汽车空调上而开发的无刷电机，槽数与极数配合有的采用六槽四极，也有的采用十二槽八极；也就是在定子上有六个或十二个绕线的线槽或极靴，而在转子上有四个或八个交替的南极和北极磁钢。电机的槽数与极数的不同的配合，会产生不同的齿槽转矩，而齿槽转矩是电机电磁声产生的根源之一。

诚如业内人员所知晓的，齿槽转矩与转子转动时出现的齿与磁极间的锁止现象有关，齿槽转矩与槽数与极数的最小公倍数成反比。以上提到的六槽四极的最小公倍数为12，十二槽八极的最小公倍数为24，当转子旋转一圈的过程中，六槽四极的会出现12个锁止点，十二槽八极的会出现24个锁止点，而锁止点越多，齿槽转矩就越小；反之亦然。齿槽转矩的大小，直接会影响到电磁声的大小；一般齿槽转矩越大，所产生的电磁声就越大。

为解决上述问题，业内人士曾提出过一种通过改变磁极的内弧面，使锁止力减弱，可以起到降低齿槽转矩的作用，呈如图1所示，由于磁极的磁钢11内弧面110的圆弧与定子铁芯13的圆弧130并不在同一个同心圆上，使磁钢11与定子铁芯13之间的气隙在圆周上不一致，进而增加了局部区间的气隙长度，换言之，等于增加了平均气隙长度，进而会造成电机的性能的下降。此外，用降低磁钢的磁性能或增加气隙长度也可以降低电机气隙磁密度，从而可以减小齿槽转矩，但是这样同样会降低电机性能和效率。

另外，由于直流无刷电机定子的绕线方式亦会影响到其工作的性能及效率，合理地对定子绕组进行绕制亦尤其重要，在现有技术中，定子绕组根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同，可分为集中式和分布式两类，其中，相对于分布式绕组，上述集中式绕组因具有效率高、发热量小和三相绕组对称性好等优点较为常见，请参阅图2，显示为现有技术中一种十二槽十极三相直流无刷电机的集中式定子绕组示意图，定子绕组包括12个线圈元件，12个线圈分成U、V、W三相，分别缠绕到定子的12个齿上。如下图所示，U相的一对线圈分别缠绕在齿12a及12b上，其中，齿12a上的线圈为顺时针绕制，齿12b上的线圈为逆时针绕制，U相的另一对线圈分别缠绕在齿12g及12h上，其中，齿12g上的线圈为逆时针绕制，齿12b上的线圈为顺时针绕制，类似地，V相的两对线圈分别缠绕在齿12c、12d以及齿12i、12j上，W相的两对线圈分别缠绕在齿12e、12f以及齿12k、12l上，而且，上述三相U、V、W采用星形绕组方式，即U相的尾端、V相的尾端、W相的尾端连接在一起。但是，由于上述绕制方式中缠绕于同一相上的相邻两个线圈的连接方式为尾端接首端的顺接串联方式（电工术语为“尾接头”），其在额定的电压下产生的电流相对较低，尤其是应用在低压环境下时会降低电机性能和效率；而且，在实际绕线过程中由于其在顺时针和逆时针两个方向绕制的情况，进而对绕线设备有着较高的要求，不利于提高生产效率及降低生产成本。

因而，如何提供一种针对十二槽十极三相直流无刷电机定子的绕线技术，以克服现有技术中的种种缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种十二槽十极三相直流无刷电机，用于解决现有技术中的直流无刷电机因增加了平均气隙长度而造成电机的性能的下降的问题。

本实用新型的目的在于提供一种十二槽十极三相直流无刷电机，用于解决现有技术中的直流无刷电机的定子绕组因顺接串联绕制及在顺逆时针两个方向的绕制方式而降低电机性能和效率的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种十二槽十极三相直流无刷电机，至少包括：

转子，具有十个磁极，各该磁极的内表面为共圆心的弧面；

定子，轴设于所述转子中，具有十二个齿槽，各该齿槽的末端弧面共圆心，所述的十二个齿槽依次包括第一直至第十二齿槽，在第十二与第一齿槽之间、第八与第九齿槽之间、及第四与第五齿槽之间的根部位置分别设有第一、第二、及第三绕线始点，在第六与第七齿槽之间、第二与第三齿槽之间、及第十与第十一齿槽之间的根部位置分别设有第一、第二、及第三绕线终点，各该齿槽的末端弧面与所述转子中各该磁极的内表面的弧面共圆心；

绕组，缠绕在所述定子各齿槽上，包括分别具有两段绕线的第一相、第二相、及第三相线圈；各相线圈中的一段绕线起始于一绕线始点，于顺时针方向在与该绕线始点对应的一个齿槽上缠绕多圈，并在第后五的齿槽上缠绕多圈，终止在与该绕线始点对应的绕线终点；该线圈中的另一段绕线起始于该绕线终点，于顺时针方向在第后六的齿槽上缠绕多圈，并在第后十一的齿槽上缠绕多圈，终止于该绕线始点。

于本实用新型的十二槽十极三相直流无刷电机中，所述第一相线圈中的一段绕线起始于所述第一绕线始点，于顺时针方向在所述第一齿槽上缠绕多圈，并在第六齿槽上再缠绕多圈，终止于所述第一绕线终点；所述第一相线圈中的另一段绕线起始于所述第一绕线终点，于顺时针方向在所述第七齿槽上多圈，并在第十二齿槽上缠绕多圈，终止于所述第一绕线始点。

于本实用新型的十二槽十极三相直流无刷电机中，所述第二相线圈中的一段绕线起始于所述第二绕线始点，于顺时针方向在所述第九齿槽上缠绕多圈，并在第二齿槽上缠绕多圈，终止于所述第二绕线终点；所述第二相线圈中的另一段绕线起始于所述第二绕线终点，于顺时针方向在所述第三齿槽上缠绕多圈，并在第八齿槽上缠绕多圈，终止于所述第二绕线始点。

于本实用新型的十二槽十极三相直流无刷电机中，所述第三相线圈中的一段绕线起始于所述第三绕线始点，于顺时针方向在所述第五齿槽上缠绕多圈，并在第十齿槽上缠绕多圈，终止于所述第三绕线终点；所述第三相线圈中的另一段绕线起始于所述第三绕线终点，于顺时针方向在所述第十一齿槽上缠绕，并在第四齿槽上再缠绕多圈，终止于所述第三绕线始点。

于本实用新型的十二槽十极三相直流无刷电机中，所述绕组的绕制方式为三角形绕组或星形绕组。

如上所述，本实用新型的十二槽十极三相直流无刷电机，具有以下有益效果：

本实用新型的十二槽十极三相直流无刷电机采取十二槽十极的槽数与极数的配合，其槽数与极数的最小公倍数为60，也就是说当转子旋转一圈，会出现60个锁止点，由于锁止点数量较六槽四极的12个锁止点及十二槽八极的24个锁止点有大幅度地增加，其齿槽转矩也就大幅度地减小，从而有效地减小了由齿槽转矩产生的电磁声。

本实用新型的十二槽十极三相直流无刷电机中的磁极的磁钢内弧面的圆弧保持了与定子铁芯为同心圆，进而使磁钢与定子之间的气隙在圆周上保持不变，能最大限度地发挥磁钢的磁性能，电机的性能和效率都能保持在较高的水平上。

本实用新型的十二槽十极三相直流无刷电机与图2的现有技术比较，为双组并联绕组，具有绕组电阻小的优点，适用于低电压供电的场合，特别是在汽车12V供电时的使用。

按照本实用新型绕线机构，可以在实际绕线过程中避免反方向绕制的现象，可以降低对绕线设备的要求，使绕线设备制造简便。

附图说明

图1显示为现有技术中磁极磁钢与定子铁芯结构示意图。

图2显示为现有技术中一种十二槽十极三相直流无刷电机的集中式定子绕组示意图。

图3显示为本实用新型十二槽十极三相直流无刷电机中的转子及定子结构示意图。

图4显示为本实用新型十二槽十极三相直流无刷电机中定子各齿槽分布示意图。

图5显示为本实用新型十二槽十极三相直流无刷电机中定子一相绕线方式示意图。

图6显示为本实用新型十二槽十极三相直流无刷电机中定子星形绕线示意图。

图7显示为本实用新型十二槽十极三相直流无刷电机中定子三角形绕组的绕线示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图3至图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图3，显示为本发明十二槽十极三相直流无刷电机中的转子及定子结构示意图，如图所示，本实用新型提供一种十二槽十极三相直流无刷电机，至少包括：转子21，定子22，以及绕组。

所述转子具有十个磁极211，各该磁极211的内表面为共圆心的弧面；于本实施例中，所述转子的磁极为磁钢。

请参阅图4，显示为本发明十二槽十极三相直流无刷电机中定子各齿槽分布示意图，如图所示，所述定子轴设于所述转子中，具有十二个齿槽，各该齿槽的末端弧面共圆心，所述的十二个齿槽依次包括第一直至第十二齿槽（分别在图中标示为A、B、b、c、C、A’、以及a’、b’、B’、C’、c’、a），并分别在第十二齿槽a与第一齿槽A之间、第八齿槽b’与第九齿槽B’之间、及第四齿槽c与第五齿槽C之间的根部位置定义出第一、第二、及第三绕线始点（图示中圆点所示的S1、S2、S3），分别在第六齿槽A’与第七齿槽a’之间、第二齿槽B与第三齿槽b之间、及第十齿槽C’与第十一齿槽c’之间的根部位置定义出第一、第二、及第三绕线终点（图示中圆点所示的E1、E2、E3）。

各该齿槽的末端弧面与所述转子中各该磁极的内表面的弧面2111共圆心，进而使磁极211与定子22之间的气隙在圆周上保持不变，能最大限度地发挥磁极的磁性能，电机的性能和效率都能保持在较高的水平上。

所述直流无刷电机中的齿槽221与磁极211的最小公倍数为60，也就是说当转子22旋转一圈，会出现60个锁止点，由于锁止点数量较六槽四极的12个锁止点及十二槽八极的24个锁止点有大幅度地增加，其齿槽转矩也就大幅度地减小，从而有效地减小了由齿槽转矩产生的电磁声。

所述绕组缠绕在所述定子22各齿槽221上，包括分别具有两段绕线的第一相、第二相、及第三相线圈；于本实施例中，所述第一相线圈、第二相线圈、及第三相线圈分别为U相线圈、V相线圈、以及W相线圈。

请参阅图5，显示为本发明十二槽十极三相直流无刷电机中定子一相绕线方式示意图，需要说明的是，为了清晰显示定子的绕线方式，图5中仅一三相线圈中的一相绕组为例进行说明，如图所示，各相线圈中的一段绕线自一绕线始点起始，朝顺时针方向在与该绕线始点对应的一个齿槽上缠绕多圈之后引至第后五的齿槽上再缠绕多圈，并在与该绕线始点对应的绕线终点终止；该线圈中的一段绕线依该绕线终点起始，朝顺时针方向在第后六的齿槽上缠绕多圈之后引至第后十一的齿槽上再缠绕多圈后，于该绕线始点终止。

呈如图5所示，各相线圈中的一段绕线自一绕线始点S起始，朝顺时针方向在与该绕线始点S对应的一个齿槽221上缠一相绕线圈（例如为U相）中的一段绕线L1，缠绕多圈之后引至第后五的齿槽上再缠绕多圈，并在与该绕线始点S对应的绕线终点E终止；然后，再依该绕线终点E起始，朝顺时针方向在第后六的齿槽上缠绕该线圈中的另一段绕线L2，缠绕多圈之后引至第后十一的齿槽上再缠绕多圈后，于该绕线始点S终止。

请参阅图6，显示为本实用新型十二槽十极三相直流无刷电机中定子星形绕线示意图，如图所示，其中，实线是U相，代表所述第一相线圈，点划线是V相，代表所述第二相线圈，虚线是W相，代表所述第三相线圈。图中方框代表定子的每一个齿槽，方框下面的箭头为绕线时的进线方向，每个齿槽按字母的大小写绕向相反。

具体地，所述第一相线圈U的绕制为自所述第一绕线始点S1起始，朝顺时针方向在所述第一齿槽A上缠绕所述第一相线圈U中的一段绕线U1，缠绕多圈之后引至第六齿槽A’上再缠绕多圈并于所述第一绕线终点E1终止；然后，自所述第一绕线终点E1起始，朝顺时针方向在所述第七齿槽a’上缠绕所述第一相线圈U中的另一段绕线U2，缠绕多圈之后引至第十二齿槽a上再缠绕多圈并于所述第一绕线始点S1终止。

所述第二相线圈V的绕制为自所述第二绕线始点S2起始，朝顺时针方向在所述第九齿槽B’上缠绕所述第二相线圈V中的一段绕线V1，缠绕多圈之后引至第二齿槽B上再缠绕多圈并于所述第二绕线终点E2终止；然后，自所述第二绕线终点E2起始，朝顺时针方向在所述第三齿槽b上缠绕所述第二相线圈V中的另一段绕线V2，缠绕多圈之后引至第八齿槽b’上再缠绕多圈并于所述第二绕线始点S2终止。

所述第三相线圈W的绕制为自所述第三绕线始点S3起始，朝顺时针方向在所述第五齿槽C上缠绕所述第三相线圈W中的一段绕线W1，缠绕多圈之后引至第十齿槽C’上再缠绕多圈并于所述第三绕线终点E3终止；然后，自所述第三绕线终点E3起始，朝顺时针方向在所述第十一齿槽c’上缠绕所述第三相线圈W中的另一段绕线W2，缠绕多圈之后引至第四齿槽c上再缠绕多圈并于所述第三绕线始点S3终止。

在实际的绕线过程中，先从带撇的中点开始绕，将其中一相四个绕组全部绕完后，在由中点连接线过渡到另外一相上再开始绕这一相的四个绕组，绕完后在由中点连接线过渡到最后一相，绕完剩余四个绕组。这样可以从头绕到尾，而且不用反方向绕，进而避免反方向绕制的现象，可以降低对绕线设备的要求，使绕线设备制造简便。

在另一实施方式中，还可以采用三角形绕组的绕线方式，请参阅图7，显示为本实用新型十二槽十极三相直流无刷电机中定子三角形绕组的绕线示意图，如图所示，其中，实线是U相，点划线是V相，虚线是W相。图中方框代表定子的每一个齿槽，每个齿槽按字母的大小写绕向相反。在实际的绕制过程中，先将大写字母的绕组全部绕完后，再绕小写字母的绕组，这样就可以从头绕到尾，而且不用反方向绕，进而避免反方向绕制的现象，可以降低对绕线设备的要求，使绕线设备制造简便。

综上所述，本实用新型针对十二槽十极三相绕组的外转子无刷电机定子的绕线方式。绕组形式为集中式绕组；比较分布式绕组，集中式绕组具有效率高、发热量小、绕制简单和三相绕组对称性好等优点。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种十二槽十极三相直流无刷电机，其特征在于，至少包括：

转子，具有十个磁极，各该磁极的内表面为共圆心的弧面；

2.根据权利要求1所述的十二槽十极三相直流无刷电机，其特征在于：所述第一相线圈中的一段绕线起始于所述第一绕线始点，于顺时针方向在所述第一齿槽上缠绕多圈，并在第六齿槽上再缠绕多圈，终止于所述第一绕线终点；所述第一相线圈中的另一段绕线起始于所述第一绕线终点，于顺时针方向在所述第七齿槽上多圈，并在第十二齿槽上缠绕多圈，终止于所述第一绕线始点。

3.根据权利要求1所述的十二槽十极三相直流无刷电机，其特征在于：所述第二相线圈中的一段绕线起始于所述第二绕线始点，于顺时针方向在所述第九齿槽上缠绕多圈，并在第二齿槽上缠绕多圈，终止于所述第二绕线终点；所述第二相线圈中的另一段绕线起始于所述第二绕线终点，于顺时针方向在所述第三齿槽上缠绕多圈，并在第八齿槽上缠绕多圈，终止于所述第二绕线始点。

4.根据权利要求1所述的十二槽十极三相直流无刷电机，其特征在于：所述第三相线圈中的一段绕线起始于所述第三绕线始点，于顺时针方向在所述第五齿槽上缠绕多圈，并在第十齿槽上缠绕多圈，终止于所述第三绕线终点；所述第三相线圈中的另一段绕线起始于所述第三绕线终点，于顺时针方向在所述第十一齿槽上缠绕，并在第四齿槽上再缠绕多圈，终止于所述第三绕线始点。

5.根据权利要求1所述的十二槽十极三相直流无刷电机，其特征在于：所述绕组的绕制方式为三角形绕组或星形绕组。