CN208423957U - 一种异型槽电机、定子及绕组连接方式 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电机技术领域，提供一种异型槽电机、定子及绕组连接方式。所述定子的定子冲片设有Z个定子槽，其中有M个第一定子槽，N个第二定子槽；每个第一定子槽与两个第二定子槽交替设置，且第一定子槽与第二定子槽均沿着圆周均布，所述第一定子槽的面积为第二定子槽的面积两倍。位于第一定子槽与第二定子槽之间的第一定子齿的宽度大于位于两个第二定子槽之间的第二定子齿的宽度。所述绕组连接方式的绕组节距为2。本实用新型设计一种新型电机定子结构及绕组连接方式，节约绕组使用量，降低成本，同时减少电机转矩脉动。

Description

一种异型槽电机、定子及绕组连接方式

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，涉及一种异型槽电机定子及相适应的绕组连接方式，以及包含所述定子和绕组连接方式的异型槽电机。

背景技术

高性能、低噪声及低成本是电机设计追求的目标，但这三个目标相互制约，很难同时满足这三个要求，在现有技术中，如果要设计高性能电机，一般通过增加磁钢使用量及提高磁钢牌号，采用优化转子的方法，提高电机性能，但这样会增加电机成本。同时，在现有技术进行电机降低成本的设计时，一般通过在转子上开设隔磁孔的方法降低电磁力，采用这种方法会大幅减低电机出力，进而影响电机性能。

目前，出现了具有异型槽定子的电机。授权公告号为206996814U的专利公开了一种定子冲片结构，该冲片结构简单，与传统电机相差较小，只是简单的将大小槽交替设置与定子上，通过槽的大小调节定子轭的宽度，改善磁路结构，从而实现降低电机噪声的作用。但是，这种异型槽在降低成本和低噪音上效果较好，其性能仍有待提高。

而本实用新型通过定子异型槽的设计，同时改变传统的绕组连接方式，将异型槽的设计与绕组的连接形式结合起到提高性能、降低噪声及降低成本的作用。

发明内容

鉴于现有技术中存在上述技术问题，本实用新型的目的之一就是设计一种新型电机定子结构及绕组连接方式，节约绕组使用量，降低成本，同时减少电机转矩脉动。

本实用新型的另一目的是提供具有上述定子和绕组连接方式的电机，所述电机通过上述定子和绕组连接方式提高性能、降低噪声及降低成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下所述的技术方案。

本实用新型提供一种异型槽电机定子，所述定子冲片设有Z个定子槽，其中有M个第一定子槽，N个第二定子槽。每个第一定子槽与两个第二定子槽交替设置，且第一定子槽与第二定子槽均沿着圆周均布，所述第一定子槽的面积为第二定子槽的面积两倍。

进一步的，为使异型槽电机产生平衡的力，第一定子槽和第二定子槽的中心线均需与定子轴心重合，则因为第一定子槽和第二定子槽面积不同，那么位于第一定子槽与第二定子槽之间的第一定子齿的中心线不通过定子轴心，而位于两个第二定子槽之间的第二定子齿的中心线与定子轴心重合。

进一步的，所述第一定子齿的宽度大于第二定子齿的宽度，优选的，第一定子齿的宽度是第二定子齿的宽度的1.3-1.7倍。

进一步的，通过调节轭部宽度的大小来保证第一定子槽的面积是第二定子槽的面积的两倍。优选的，第一定子齿的宽度为第二定子齿宽度的1.5倍，可保证Z个定子槽的轭部宽度相等。这样可保证通过每个定子齿的磁密相同，有利于提高电机性能，减小转矩脉动

进一步的，所述第一定子槽与第二定子槽的槽口宽度相同。

进一步的，为保证所有定子槽的槽口宽度相同，且所有定子槽的中心线与定子轴心重合。第一定子齿两侧的定子齿靴宽度不相等，靠近第一定子槽侧的齿靴的宽度大于靠近第二定子槽的齿靴宽度。第二定子齿两侧的定子齿靴宽度相等。这种设计同样可减小电机的振动噪声。

本实用新型还提供适用于上述异型槽电机定子的绕组连接方式，所述第一定子槽内放置两组不同相的绕组，置于第一定子槽的左右两侧，分别与该第一定子槽不相邻但距离最近的第二定子槽组成一个线圈。

现有技术的绕组跨距为3，采用本实用新型异型槽电极定子与绕组连接方式的配合后，绕组节距变为2，可使绕组节距变短，绕组端部长度变短，可节约绕组用量，降低电机成本。这样，保证本实用新型异型槽电机出力与现有技术基本相同，降低电机成本，同时可减小电机转矩脉动。

本实用新型还提供包括上述异型槽电机定子和绕组连接方式的异型槽电机，所述电机还包括一个电机转子，所述转子包含S组永磁体，所述永磁体均匀的分布在转子上，相邻的两个永磁体具有相反的极性，且S大于等于8且为4的倍数。转子内侧有转轴孔。

进一步的，永磁体数S与定子总槽数Z满足：Z+Z/3＝3S。

所述转子的磁钢分布均匀，相邻磁钢充磁方向相反。

现有技术中，电机定子的所有定子槽的大小、形状都相同，均匀分布在定子内侧，且所有定子槽的中心线都与定子轴心重合，如图1所示。传统的绕组连接方式，如图5所示，相邻的定子槽放置一组不同相的绕组，每个定子槽只放置一组绕组。某一定子槽内的绕组与间隔有两个定子槽的定子槽组成一个线圈，绕组节距为3。

本实用新型提供的永磁电机结构，由于其定子槽型和槽数与常规电机不同，所以称之为异型槽电机，该电机包括定子和转子，定子有两种槽型。

相对于现有技术，本实用新型所述异型槽电机定子和绕组连接方式，通过减小绕组节距到2，节约铜线的使用量，达到降低电机成本的目的。若采用现有技术中的电机定子，假设包含Y个定子槽，那么绕组节距为2时，4个定子槽为一组，每组包括两个线圈。对应的电子转子上的永磁体的组数也应该是4的倍数，假设转子永磁体组数为S，即Y/3＝S。

因为每一组(4个普通定子槽)一侧与相邻另一组(4个普通定子槽)之间的定子齿没有被线圈环绕，可以将该定子齿去掉，将2个普通定子槽合并为一个大定子槽。这样每4个普通定子槽就会有2个普通定子槽合并为一个大定子槽，那么新的异型槽电机定子包含3Y/4个定子槽。假设新的异型槽电机定子的定子槽数为Z，那么Z＝3Y/4。通过计算可知：Z+Z/3＝3S。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型采用异型槽电机定子与绕组的配合，使绕组节距变短，电机端部变短，可节约铜线使用量，降低电机成本；

2、调整使得每个定子槽的轭部宽度相同，结合转子结构，使每个定子齿的磁密相同，提高了电机性能，减小转矩脉动；

3、第一定子齿两侧的定子齿靴宽度不相等，保证所有定子槽的槽口宽度相同，以减小电机的振动噪声

附图说明

图1为现有技术中电机定子示意图；

图2为本实用新型实施例中的异型槽定子示意图；

图3为本实用新型实施例中异型槽转子示意图；

图4为本实用新型实施例中异型槽定子局部放大图；

图5为现有技术中电机绕组连接方式示意图；

图6为本实用新型异型槽电机绕组连接示意图；

图7为本实用新型现有技术与实施例中的电机转矩脉动对比图；

其中，10为定子槽，11为第一定子槽，12为第二定子槽，20为定子齿，21为第一定子齿，22为第二定子齿，30为槽口，40为齿靴。

具体实施方式

下面结合具体实施例说明本实用新型的技术方案。

实施例1

本实施例中的永磁电机结构，是异型槽电机，该电机包括异型槽电机定子和转子。

所述异型槽定子如图2和图4所示，所述定子有两种定子槽型，分别为第一定子槽11和第二定子槽12，每个第一定子槽11与每两个第二定子槽12交替设置，且第一定子槽11与每两个第二定子槽12都均匀的分布于定子圆周上。第一定子槽11的面积为第二定子槽12的面积两倍。

所述定子的总定子槽数为Z，第一定子槽11数量为M，第二定子槽12数量为N，M和N满足N＝2M。

为使电机产生平衡的力，所有定子槽10的中心线均需与定子轴心重合，则因为第一定子槽11和第二定子槽12面积不同，那么位于第一定子槽11与第二定子槽12之间的第一定子齿21的中心线则不通过定子轴心，而位于两个第二定子槽12之间的第二定子齿22的中心线与定子轴心重合。

同时，为保证第一定子槽11的面积是第二定子槽12面积的两倍，第一定子齿21的宽度需大于第二定子齿22的宽度，优选的，第一定子齿21的宽度是第二定子齿22的宽度的1.3-1.7倍。

通过调节轭部的大小来保证槽面积，保证第一定子槽11的面积是第二定子槽12的面积的两倍。优选的，第一定子齿21的宽度应该为第二定子齿22的1.5倍，此时，Z个定子槽10的对应的定子轭部相等。这样可保证通过每个定子齿20的磁密相同，有利于提高电机性能，减小转矩脉动。

所述第一定子槽11与第二定子槽12的槽口30宽度相同。

为保证电机的槽口30宽度相同，且定子槽10的中心线与定子轴心重合。第一定子齿21两侧的定子齿靴40宽度不相等，靠近第一定子槽11侧的齿靴40较宽，大于靠近第二定子槽12的齿靴40的宽度。第二定子齿22两侧的定子齿靴40宽度相等。这种设计同样可减小电机的振动噪声。

同时，该异型槽电机还包含一种电机转子，如图3所示，包含S个永磁体，所述永磁体均匀分布在转子上，相邻的两个永磁体具有相反的极性，且S大于等于8且为4的倍数。转子内侧有转轴孔，永磁体数S与定子总槽数满足Z+Z/3＝3S。

从图2和图3可知，S＝12，Z＝27，N＝18，M＝9。

本实施例中，异型槽电机采用绕组节距为2的绕组连接方式，如图6所示，具体如下：

第一定子槽11内放置两组不同相的绕组，分别置于第一定子槽11的左右两侧，分别与其不相邻但距离最近的第二定子槽12形成一个线圈，此时绕组的节距为2。由于第一定子槽11的槽面积是第二定子槽12的两倍，可以轻松放置两组绕组。

而按照传统的定子槽及绕组连接方式，如图5所示，绕组的节距为3。

采用异型槽与短矩绕组的配合连接方法，可使绕组节距变短，绕组端部长度变短，可节约绕组用量，降低电机成本。

检测现有技术的永磁电机和本实施例的异型槽电机的转矩进行对比，如图7所示。可以发现，本实施例中的异型槽电机的转矩脉动较小，这是由于异型槽电机定子的特殊结构产生的效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以由各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种异型槽电机定子，其特征在于，所述定子冲片设有Z个定子槽，其中有M个第一定子槽，N个第二定子槽；每个第一定子槽与两个第二定子槽交替设置，且第一定子槽与第二定子槽均沿着圆周均布，所述第一定子槽的面积为第二定子槽的面积两倍。

2.根据权利要求1所述的异型槽电机定子，其特征在于，所述第一定子槽和第二定子槽的中心线均需与定子轴心重合。

3.根据权利要求1所述的异型槽电机定子，其特征在于，位于第一定子槽与第二定子槽之间的第一定子齿的中心线不通过定子轴心，而位于两个第二定子槽之间的第二定子齿的中心线与定子轴心重合。

4.根据权利要求1所述的异型槽电机定子，其特征在于，所述第一定子齿的宽度大于第二定子齿的宽度。

5.根据权利要求4所述的异型槽电机定子，其特征在于，所述第一定子齿的宽度是第二定子齿的宽度的1.3-1.7倍。

6.根据权利要求5所述的异型槽电机定子，其特征在于，所述第一定子齿的宽度为第二定子齿宽度的1.5倍。

7.根据权利要求1所述的异型槽电机定子，其特征在于，通过调节轭部宽度的大小来保证第一定子槽的面积是第二定子槽的面积的两倍。

8.根据权利要求1所述的异型槽电机定子，其特征在于，所述第一定子槽与第二定子槽的槽口宽度相同。

9.根据权利要求3所述的异型槽电机定子，其特征在于，所述第一定子齿两侧的定子齿靴宽度不相等，靠近第一定子槽侧的齿靴的宽度大于靠近第二定子槽的齿靴宽度；第二定子齿两侧的定子齿靴宽度相等。

10.一种适用于如权利要求1-9中任意一项所述的异型槽电机定子的绕组连接方式，其特征在于，所述第一定子槽内放置两组不同相的绕组，置于第一定子槽的左右两侧，分别与该第一定子槽不相邻但距离最近的第二定子槽组成一个线圈。

11.一种异型槽电机，其特征在于，所述电机包括如权利要求1-9中任意一项所述的异型槽电机定子和如权利要求10所述的绕组连接方式。

12.根据权利要求11所述的异型槽电机，其特征在于，所述电机还包括一个电机转子，所述转子包含S组永磁体，所述永磁体均匀的分布在转子上，相邻的两个永磁体具有相反的极性，且S大于等于8且为4的倍数，转子内侧有转轴孔。

13.根据权利要求12所述的异型槽电机，其特征在于，永磁体数S与定子总槽数Z满足：Z+Z/3＝3S。