CN209088664U - 旋转场式电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种旋转场式电机，具有带有卷绕齿(Z)和N个槽的2p极定子，所述旋转场式电机通过采用分布式单层齿绕线圈技术的绕组布置来构造，包括三个绕组相(W1，W2，W3)，所述绕组相分别被卷绕成由重复的被卷绕的绕组单元构成的线圈组(G1，G2，G3)，其中，重复的绕组单元的绕组相(W1，W2，W3)彼此间根据以下的规定被错开偶数q个槽距地布置，具有：q＝N/3p，并且具有极距τ_p如下：τ_p＝N/2p，其中，p是极对数并且其中，在线圈组内的重复的绕组单元被设计成同心地围绕中央卷绕齿的绕组。

Description

旋转场式电机

技术领域

本实用新型涉及一种用于3相旋转场式电机(感应电机)的绕组布置，其被设计成分布式单层齿绕线圈绕组。

背景技术

逆变器馈电的永磁同步电机(PM同步电机)在大量的技术应用中使用。由于成本原因，PM同步电机越来越多地通过所谓的齿绕线圈绕组来设计。齿绕线圈技术简化了PM同步电机的定子结构并且还使分段式定子结构成为可能，从而定子可以以某种模块设计的方式模块化地制造。

齿绕线圈绕组的缺点是，它们形成宽的空气隙谱，该空气隙谱根据不同的电机设计可能或多或少地是干扰性的并且齿绕线圈绕组更可能在较高的极数下使用。

在现有技术中，对于齿绕线圈绕组已知有不同的绕组设计。文献 US20120228981A1把次谐波相对于工作场波的减少设定为其任务并且作为解决方案提出了一种多层绕组，该多层绕组由每槽至少两个线圈边组成，其中，在第一槽中的线圈边的导线数与在第二槽中的线圈边的导线数是不同的，其中，线圈被设计成齿绕线圈。

在文献US20120001512 A1中提出了一种与现有技术相比具有双倍数量的槽的定子。在此情况下线圈分别围住两个齿。线圈的特征在于在相同线圈宽度下具有不同的匝数。

文献US20140035425 A1也致力于通过可成本有利地制造的绕组减少不期望的场谐波。提出了一种多层齿绕线圈绕组，其中，一个相的各个线圈具有不同的匝数并且齿上具有不同数量的齿绕线圈。这种绕组拓扑结构对于小的极数是没有效果的。

两个公开文献DE202017107387 U1和DE202017107388 U1描述了相数为2和3的所谓的多齿绕线圈绕组，其由多个同心地嵌套在彼此中的齿绕线圈组成，然而，这些多齿绕线圈绕组的特征在于相对较小的绕组系数和两个分开的绕组层，即下层和上层。

因此，从现有技术中已知的双或多齿绕线圈绕组始终是具有至少一个下层和一个上层的多层绕组。这导致明显的缺点，特别是在小结构尺寸的电机中，这些缺点在于，一方面，绕组层的引入变得复杂和此外这些绕组需要通过附加措施彼此绝缘。这对槽填充度具有负面影响，这反过来又对成本产生不利影响。另一个基本问题在于在低的极数下使用齿绕线圈绕组。由于齿绕线圈绕组受原理上的限制而倾向于较高的极对数，因此通过已知的齿绕线圈绕组只能非常有限地实现用于高转速驱动装置的具有低的极数(例如2极或4极)的PM同步电机。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是克服上述缺点并提出一种用于3相旋转场式电机的齿绕线圈绕组形式的绕组拓扑结构，例如一种3相电动机设计方案，其可以成本有利地且简单地制造并且具有较大的绕组系数。

该目的通过根据下文所述的特征组合来实现。本实用新型的基本思想在于，提供一种具有用于三个绕组相W1，W2，W3的特定绕组方案的齿绕线圈绕组。因此，根据本实用新型，提供一种具有带有卷绕齿和N个槽的2p极定子的旋转场式电机，其通过具有分布式单层齿绕线圈绕组的绕组布置进行构造，包括三个绕组相，所述绕组相分别被卷绕成由重复的被卷绕的绕组单元构成的线圈组，其中，重复的绕组单元的绕组相彼此间根据以下的规定被错开偶数q个槽距地布置，具有：

q＝N/3p，

并且有极距τ_p如下：

τ_p＝N/2p，

其中，p是极对数并且其中，在一个线圈组内的绕组被设计成同心地围绕中央卷绕齿的绕组。

在根据本实用新型的设计方案中，q因此仅能够以偶数值，即，以值q＝4，6，8，...，来实施，而存在以下关于孔数q^*的关系：q^*＝q/2。

根据本实用新型的思想，前面描述的技术问题因此可以通过一种具有3区绕组结构的分布式单层齿绕线圈绕组来解决。建议的旋转场绕组由重复的绕组单元组成，该绕组单元关于基础极对数p分别包括两个极距。

所述优选实施方式的一个特性是，所述旋转场式电机形成具有旋转场极对数

ν/p＝1+3g，

其中g＝0，±1，±2，±3，±4，...的空气隙谱，其中ν/p∈(...，-8， -5，-2，1，4，7，10，…)。

基于所描述的绕组系统，空气隙场谱通过所述的旋转场极对数来激励。如果忽略槽缝系数，则在数值上正好存在q个不同的绕组系数，这些系数循环地重复。

在本实用新型的一个特别有利的实施方式中，通过所述绕组布置实现，所述空气隙谱在旋转场极对数|ν/p|＝2时具有主导的低极的谱线。因此，作为有效的工作极数，使用p^*＝2p。

根据本实用新型，因此为了形成扭矩和为了驱动转子，与在现有技术中通过场基波不同，按照规定使用具有ν/p≠1的场谐波。

此外有利地规定，通过交换三个绕组相(W1，W2，W3)的两个相位实现转子的旋转方向的改变。

根据本实用新型的分布式单层齿绕线圈绕组因此相对于现有技术具有以下优点：

a)更简单的绕组

b)可更成本有利地制造的绕组

c)工作极对数的更大的绕组系数

d)更好地利用电动机的能动部件

附图说明

本实用新型的其他有利的设计结构在上文中指出或者将在下面与本实用新型的优选实施方案的描述一起借助于附图进行更详细地说明。其中：

图1示出了分布式齿绕线圈的分区平面图，其具有用于情况q＝4， 6和8的线圈引导的标识，以及

图2示出了用于情况q＝4的3相分布式单层齿绕线圈绕组的分区平面图。

具体实施方式

下面将参照图1和图2更详细地描述本实用新型，其中，相同的附图标记表示相同的结构特征或功能特征。图1示出了分布式齿绕线圈绕组的分区平面图，其具有用于情况q＝4，6和8的线圈引导的标识(其中x和*表明相应的卷绕方向或通电方向)。

在此，从上到下，对于孔数q^*＝2，3和4(或q＝4，6和8)，分别示出了针对一个相在2个极距上的分区平面图。在上部的示例中，设置有12个槽，在中间的示例中设置有18个槽，以及在下部的示例中设置有24个槽，这些槽通过采用分布式单层齿绕线圈技术的绕组布置卷绕，其包括三个绕组相W1，W2，W3，其中，分别在图1中仅示出了第一相W1，而在图2中针对图1中的上部的示例示出了三个绕组相W1，W2，W3。

对于根据图2的实施方式，在q＝4或q^*＝2下得到以下的绕组系数：

ν/p＝1+3*g，其中g＝0，±1，±2，±3，...

如果将槽缝视为是可忽略不计的，则在数值上正好得到q个不同的绕组系数，它们循环地重复，如下面的表1中针对q＝4所示的那样。

ν/p	|ξ<sub>v</sub>|
		…	…
10	0.7500
		7	0.1294
4	0.4330
		1	0.4830
-2	0.7500
		-5	0.1294
-8	0.4330
		…

表1

如果关于绕组系统以2极方式设计绕组，那么产生具有工作极对数p^*＝2p的4极旋转场绕组。

系统关系在下面的表2中示出：

表2。

Claims (7)

1.一种旋转场式电机，具有带有卷绕齿(Z)和N个槽的2p极定子，所述旋转场式电机通过采用分布式单层齿绕线圈技术的绕组布置来构造，包括三个绕组相(W1，W2，W3)，所述绕组相分别被卷绕成由重复的被卷绕的绕组单元构成的线圈组(G1，G2，G3)，其中，重复的绕组单元的绕组相(W1，W2，W3)彼此间根据以下的规定被错开偶数q个槽距地布置，具有：

q＝N/3p，

并且具有极距τ_p如下：

τ_p＝N/2p，

其中，p是极对数并且其中，在线圈组内的重复的绕组单元被设计成同心地围绕中央卷绕齿的绕组。

2.根据权利要求1所述的旋转场式电机，其特征在于，q是具有值q＝4，6或8的孔数。

3.根据权利要求1或2所述的旋转场式电机，其特征在于，所述旋转场式电机形成具有旋转场极数

ν/p＝1+3g，

其中g＝0，±1，±2，±3，±4，...的空气隙谱，其中

ν/p∈(...，-8，-5，-2，1，4，7，10，…)。

4.根据权利要求3所述的旋转场式电机，其特征在于，所述空气隙谱在旋转场极数|ν/p|＝2时具有主导的低极的谱线。

5.根据权利要求4所述的旋转场式电机，其特征在于，所述极对数2p是所述旋转场式电机的工作极对数p^*。

6.根据权利要求1或2所述的旋转场式电机，其特征在于，为了形成扭矩驱动转子，按照规定使用具有ν/p≠1的场谐波。

7.根据权利要求1或2所述的旋转场式电机，其特征在于，通过交换三个绕组相(W1，W2，W3)的两个相位实现转子的旋转方向的改变。