CN203813542U - 一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，是一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子，它具有由多块硅钢冲片叠加而成的定子铁芯，铁芯上设有绕组，在定子铁芯中设有中心孔，围绕中心孔设有若干齿冠结构，其特征是：在每个齿冠的圆弧端面上开有至少一条轴向凹槽；本实用新型有效降低了基波齿槽转矩，使电机功率提高，电机便于起动，振动小，噪声小，主要适用于无刷直流电机的改进。

Description

一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其是一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子。

背景技术

当今世界各国对无刷直流电机的研究一直没有停留过，无刷直流电机的科研新成果也不断呈现，其结构多种置式，但迄今为止，直流无刷电机仍然存在基波齿槽转矩即磁阻转矩较大的问题，这一问题直接影响到了电机的启动性能，能耗，振动噪声，控制信号传感失真等一系列问题。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决现有无刷直流电机存在基波齿槽转矩较大所带来的一系列问题，提供一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子。

本实用新型的具体方案是：针对现有无刷直流电机的定子进行改进，它具有由多块硅钢冲片叠加而成的定子铁芯，在定子铁芯上设有绕组，在定子铁芯中还设有中心孔，围绕中心孔设有若干齿冠结构，其特征是：在每个齿冠的圆弧端面上开有至少1条轴向凹槽。

本实用新型中所述定子铁芯齿冠上的凹槽为1-2条。

本实用新型中所述定子铁芯齿冠上的凹槽为全长贯通的通槽或两端设挡边的结构或一端设挡边，一端贯通结构。

本实用新型中所述定子铁芯齿冠上的凹槽为矩形或半圆形。

本实用新型的有益效果是：因直流无刷电机定子极数远低于定频电机定子极数，直流无刷电机需要采用电子换相，因而在运行中较定频电机抖动略大，同时也增加电子控制的难度。本实用新型定子在齿冠部增加凹槽后，直流无刷电机定子齿冠以槽口中心线为零点，当磁极中线处在零点位置，它们产生的磁阻转矩为零，当转子移开时，磁极中线偏移零点位置时，由于磁阻变化产生了磁阻转矩力图将转子拉回平衡位置。本实用新型通过合理设计后的凹槽结构有效的降低了20%以上的磁阻转矩，从而提高了无刷直流电机的可靠性，使电机更易于控制，并解决了电机起动电流大，电机振动和噪声的难题。

附图说明

图1是本实用新型定子铁芯结构一的立体结构示意图；

图2是本实用新型定子铁芯结构一的正面视图；

图3是本实用新型定子铁芯结构二的立体结构示意图。

图中：1—定子铁芯，2—齿冠，3—中心孔，4—凹槽。

具体实施方式

例1：本实用新型的结构之一，参见图1、2，它具有由多块硅钢冲片叠加而成的定子铁芯1，其上设有绕组（图中未给出绕组，属常规技术），在定子铁芯中还设有中心孔3，围绕中心孔设有6个齿冠2，特别是：在每个齿冠2的圆弧端面上开有2条轴向凹槽4，主要适用于单元电机槽数ZO为奇的电机（还可以开设1条轴向凹槽，以适用于单元电机槽数ZO为偶数的电机）。

本实施例中所述定子铁芯齿冠2上的凹槽4为全长贯通的通槽。

本实施例中所述定子铁芯齿冠2上的凹槽4为矩形结构。

例2：本实用新型的结构之二，参见图3，它具有由多块硅钢冲片叠加而成的定子铁芯1，其上设有绕组（图中未给出绕组，属常规技术），在定子铁芯中设有中心孔3，围绕中心孔设有若干齿冠2结构，特别是：在每个齿冠2的圆弧端面上开有2条轴向凹槽4。

本实施例中所述定子铁芯齿冠2上的凹槽4两端设有挡边（还可以只一端设挡边，另一端贯通）。

本实施例中所述定子铁芯齿冠2上的凹槽4为半圆形。

本实用新型的设计原理分析如下：定子齿冠开设凹槽的无刷直流电机，采用定子硅钢冲片齿冠开设辅助凹槽。首先考虑槽数Z 和极数2p 组合与齿槽转矩的关系。通常认为，基波齿槽转矩周期数越大，其幅值就越小。所以宜选择最小公倍数(LCM) 较大的定子槽数Z 和转子极数2p组合。选择定子槽数Z和极数2p组合的评价因子。并认为评价因子越小，齿槽转矩的峰值越低。显然数值上就是槽数Z和极数2p的最大公约数Nm,N为自然数，m为相数。由每极每相槽数q的定义，有Z/2p＝mq，这里m＝3，可分别得到三相无刷电动机整数槽绕组和分数槽绕组的评价因子表达式：

 1、对于整数槽绕组电机，q为整数，mq必为整数，随之，Z和2p的最小公倍数NC＝Z，最大公约数Nm ＝2p，NP ＝2p/Nm ＝1。这样，整数槽绕组电机的评价因子表达式为CT＝2p。

2、对于分数槽绕组电机，q为分数，设q＝c/d不可约分，有Z/2p ＝ Z0/2p0 ＝mc/d，式中Z0 和2p0 是对应单元电机的定子槽数和转子极数。分数槽绕组单元电机槽数和极数组合的约束条件之一是其极数不允许选择为相数m的倍数，所以d不会等于m或是m的倍数。即mc/d 仍为不可约分数。设Z和2p的最大公约数为Nm，有Z＝Nm×mc和2p＝Nm×d，得最大公约数Nm＝2p/d。

相同槽数Z 的分数槽绕组电机与整数槽绕组电机相比，基波齿槽转矩周期数增大d 倍；相同极数2p 的分数槽绕组电机与整数槽绕组电机相比，基波齿槽转矩的评价因子CT降低了d 倍。以上分析充分说明采用分数槽绕组电机有利于降低基波齿槽转矩。

定子齿冠开设凹槽绕组无刷直流电机定子铁心硅钢片齿冠开设辅助凹槽。为了降低基波齿槽转矩，在定子铁心齿冠开设辅助凹槽是一种简单而有效的方法。通常限于齿冠空间，所开设凹槽数在1或2中选择，个别情况也有取更多凹槽数的。凹槽可以是距形的，也有半圆形的。开设辅助凹槽降低基波齿槽转矩的原理在于相当于增加齿槽转矩基波周期数，辅助凹槽新的基波齿槽转矩对原有槽口的基波齿槽转矩起抵偿作用，从而使总基波齿槽转矩幅值降低。齿冠开设辅助凹槽还使等效气隙增加，也有利于降低基波齿槽转矩。这种方法常用于槽数或极数较少的电机。采用时应注意防止齿冠因开设辅助凹槽出现局部磁饱和。如前所述，平均到一个槽距下的基波齿槽转矩周期数为Np，辅助凹槽数Nn 应当避免取Nn+1＝KNp，或Nn+1＝Np/K，K＝1，2，3…。否则，齿槽转矩可能因开设辅助凹槽反而增大。分析不同槽极数组合的可用辅助凹槽数Nn，分数槽绕组电机。如前已分析，由q＝c/d 为不可约分数，Np ＝2p/Nm ＝d，Nc＝2pZ/Nm＝dZ。分析几种Z 和p 较少和常用槽极数组合情况，对于单元电机槽数Z0 为奇数(d 为偶数) 的电机，最小可用的辅助凹槽数Nn 是2，而单元电机槽数Z0 为偶数(d 为奇数) 的电机，最小可用的辅助凹面槽数Nn 是1。所述的直流电动机定子硅钢息中置有多股线圈绕组定子硅钢片齿冠开设辅助凹槽组成直流电动机定子总成。所述的直流电动机转子硅钢片中置有多组N片磁钢片组成直流电动机转子总成。所述的无刷直流电动机是由定子总成和转子总成组合成一台高性能电动机。

本实用新型中的凹槽以距形、半圆形为最佳结构，当然还可以是其它几何形状，所开设凹槽数Nn 在1或2中选择，开设凹槽降低齿槽转矩起抵偿作用。原理相当于增加齿槽转矩基波周期数，从而使总齿槽转矩幅值降低。齿冠开设辅助凹槽还使等效气隙增加，也有利于降低基波齿槽转矩，这种方法主要适用于槽数或极数较少的无刷直流电机。

 因电机铁心的齿槽与转子永磁体相互作用而产生磁阻转矩。采用转子硅钢冲片齿冠开设凹槽技术，有效降低齿槽转矩、降低起动电流电机振动和噪声。有效的降低了基波齿槽转矩。

Claims (5)

1.一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子，具有由多块硅钢冲片叠加而成的定子铁芯，定子铁芯上设有绕组，在定子铁芯中还设有中心孔，围绕中心孔设有若干齿冠结构，其特征是：在每个齿冠的圆弧端面上开有至少1条轴向凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子，其特征是：所述定子铁芯齿冠上的凹槽为1-2条。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子，其特征是：所述定子铁芯齿冠上的凹槽为全长贯通的通槽或两端设挡边的结构，或一端设挡边，一端贯通结构。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于无刷直流电机中降低基波齿槽转矩的定子，其特征是：所述定子铁芯齿冠上的凹槽为矩形或半圆形。

5.根据权利要求3所述的一种用于无刷直流电机电降低基波齿槽转矩的定子，其特征是：所述定子铁芯齿冠上的凹槽为矩形或半圆形。