CN218040942U - 一种分区布相的交流永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于交流永磁同步电机领域，公开了一种分区布相的交流永磁同步电机，包括转子、定子铁芯和集中式绕组，转子周向均匀设置m个转子磁极，相邻转子磁极极性相反，m为大于8的偶数；定子铁芯周向均匀设置三个相分区，每个相分区均居中设置n个定子齿构成n个定子齿极与n个转子磁极对应，n为自然数，n≥2，n＝(m‑1)/3或者n＝(m‑2)/3；每个相分区只安装一相集中式绕组，每一相的集中式绕组均集中式安装到每一齿上，并使每相绕组通电时在其相分区内的相邻齿极性相反，三个相分区的三相集中式绕组相互间按星形连接或三角形连接，实现了集中式绕组三相交流通电，既降低了绕组端部长度又保证了绕组利用率，并且提高了生产效率。

Description

一种分区布相的交流永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及交流永磁同步电机领域，尤其涉及一种分区布相的交流永磁同步电机。

背景技术

现有交流永磁同步电机和交流异步电机均采用三相分布式绕组，三相交流通电；现有直流无刷电机采用三相集中式绕组，两相交流通电；现有开关磁阻电机采用三相集中式绕组，单相直流通电。分布式绕组的特点是每一相绕组的每一个线圈均穿过至少三个定子齿，故绕组的端部长度较长，另一特点是相间绕组的每一个线圈均交叉安装，故安装工艺较复杂；集中式绕组的特点是每一相绕组的每一个线圈均只穿过一个定子齿，故绕组的端部长度较短，相间绕组线圈不用交叉安装，故安装工艺较简单。

相对于集中式绕组，分布式绕组安装工艺复杂，生产效率低，分布式绕组端部长度较长，材料成本高；相对于两相交流通电和单相直流通电，三相交流通电具有绕组利用率高电机功率密度高的特点。相对于无齿翼的定子齿，有齿翼的定子齿绕组固定工艺简单。本实用新型即为结合上述电机的优点，提出的一种既能实现三相交流通电，又能降低绕组端部长度的电机。

实用新型内容

为了改进现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种分区布相的交流永磁同步电机，通过采用集中式绕组和分区布相，三相集中式绕组再通过星形连接或三角形连接，既实现了集中式绕组三相交流通电，又降低了绕组端部长度，从而既能保证绕组利用率，又能提高生产效率。

本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种分区布相的交流永磁同步电机，包括转子、定子铁芯、集中式绕组，所述转子周向均匀设置m个转子磁极，并且相邻的转子磁极极性相反，m为偶数，m≥8；所述定子铁芯周向均匀设置三个相分区，每个相分区均居中设置n个定子齿构成n个定子齿极与n个转子磁极对应，n为自然数，n≥2，并且n＝(m-1)/3或者n＝(m-2)/3；所述定子齿端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼，即所述定子齿设置为T形结构；每个相分区均只安装一相所述集中式绕组，每一相所述集中式绕组均为集中式安装到每一定子齿上，并使相绕组通电时在其相分区内的相邻定子齿极性相反，三个相分区的三相集中式绕组相互间按星形连接或三角形连接。

本实用新型中，进一步地，所述转子包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯周向均匀设置安装多个永磁体构成m个转子磁极。

本实用新型中，进一步地，所述转子包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯周向均匀设置m个转子凸极，所述转子凸极上设置安装永磁体构成m个转子磁极；所述齿翼与转子凸极极顶的距离大于齿顶与转子凸极极顶的距离，进而使定子铁芯和转子铁芯之间形成阶梯气隙。

本实用新型中，进一步地，所述定子铁芯为分体式结构，每一个相分区为一个独立铁芯模块，三个独立铁芯模块组合成所述定子铁芯。

本实用新型中，进一步地，所述转子的m个转子磁极由m/2个显形磁极和m/2个隐形磁极相互间隔组成，显形磁极设置永磁体，隐形磁极不设置永磁体。

本实用新型中，进一步地，所述齿翼越远离齿顶，与转子铁芯之间形成的气隙越大。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过采用集中式绕组和分区布相，三相集中式绕组再通过星形连接或三角形连接的结构，既能降低绕组端部长度，提高绕组安装的生产效率和降低材料成本，又能实现集中式绕组三相交流通电，保证了绕组利用率和电机功率密度。

2、本实用新型通过将定子铁芯设计为分体式结构，不仅可降低模具成本，还可实现使用机械直接外绕绕组到铁芯模块上，实现绕组的自动化安装，提高生产效率。

3、本实用新型通过将定子铁芯的定子齿设为具有齿翼的T形结构，使得绕组的固定更为简单。

4、本实用新型可以利用永磁转矩和磁阻转矩的组合，节省永磁体，降低电机成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例1一种分区布相的交流永磁同步电机的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2中定子铁芯结构示意图。

图3是本实用新型实施例2中定子铁芯的铁芯模块结构示意图。

图4是本实用新型实施例3中分区布相的交流永磁同步电机的结构示意图。

图5是本实用新型实施例4中分区布相的交流永磁同步电机的结构示意图。

图6是本实用新型实施例5中分区布相的交流永磁同步电机的结构示意图。

图中标记的含义是：10-转子铁芯，11-转子凸极，20-永磁体，30-定子铁芯，31-定子齿，32-齿翼，33-铁芯模块，40-集中式绕组。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并结合附图1-6，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的目的在于结合现有电机的优缺点，提供一种分区布相的交流永磁同步电机，既能实现集中式绕组三相交流通电，提高电机功率密度，又能降低绕组端部长度，降低材料成本。参见图1-6，本实用新型分区布相的交流永磁同步电机包括转子铁芯10、永磁体20、定子铁芯30、集中式绕组40，所述转子铁芯10周向均匀设置m个转子磁极，并且相邻的转子磁极极性相反，m为偶数，m≥8，所述转子可以是一体注塑永磁转子，或者在转子铁芯10上设置永磁体20；定子铁芯30周向均匀设置三个相分区，每个相分区均居中设置n个定子齿31构成n个定子齿极与n个转子磁极对应，n为自然数，n≥2，并且n＝(m-1)/3或者n＝(m-2)/3，其中m的取值必须保证n为自然数，例如常见的取值情况可以是：m＝8，n＝(m-2)/3＝2；m＝10，n＝(m-1)/3；m＝14，n＝(m-2)/3＝4；m＝16，n＝(m-1)/3＝5。所述定子齿端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼32，即所述定子齿31设置为T形结构；每个相分区均只安装一相所述集中式绕组40，每一相所述集中式绕组40均为集中式安装到每一定子齿31上，并使相绕组通电时在其相分区内的相邻定子齿31极性相反，三个相分区的三相集中式绕组40相互间按星形连接或三角形连接。

通过上述设置，在三相绕组中通以三相交流电，形成变化磁场，并使得定子齿31形成磁极，对转子铁芯10上的转子磁极产生排斥或吸引力，从而使转子产生旋转力，使电机得以工作。因此，本实用新型通过采用集中式绕组40和分区布相，三相集中式绕组40再通过星形连接或三角形连接的结构，既能降低绕组端部长度，提高了绕组安装的生产效率和降低材料成本，又能实现集中式绕组三相交流通电，保证了绕组利用率和电机功率密度。定子铁芯30的定子齿31为T形结构，相邻定子齿31之间形成半闭口槽，从而方便绕组的固定。

在本实用新型的一些优选的实施例中，转子的构成可以为，所述转子包括转子铁芯10和永磁体20，在转子铁芯10周向均匀安装多个永磁体20构成m个转子磁极，永磁体20沿转子铁芯10的径向方向，一端为S极性，另一端为N极性。转子的构成还可以为，所述转子包括转子铁芯10和永磁体20，所述转子铁芯10周向均匀设置m个转子凸极11，转子凸极11上均设置安装永磁体20构成m个转子磁极；所述齿翼32与转子凸极11极顶的距离大于所述齿顶与转子凸极11极顶的距离，并且齿翼32越远离齿顶，与转子铁芯10之间形成的气隙越大，进而使定子铁芯30和转子铁芯10之间形成阶梯气隙。通过该设置，可以利用永磁转矩和磁阻转矩的组合，节省永磁体20的用量。

在本实用新型的一些优选的实施例中，所述定子铁芯30为分体式结构，每一个相分区为一个独立铁芯模块33，三个独立铁芯模块33组合成所述定子铁芯30，该设计不仅可降低模具成本，还可实现使用机械直接外绕绕组到铁芯模块33上，实现绕组的自动化安装，提高生产效率。

在本实用新型的一些优选的实施例中，所述转子的m个转子磁极由m/2个显形磁极和m/2个隐形磁极相互间隔组成，显形磁极设置永磁体，隐形磁极不设置永磁体，可以节省永磁体的个数。

实施例1

参见图1，本实施例分区布相的交流永磁同步电机包括转子铁芯10、永磁体20、定子铁芯30、集中式绕组40，转子铁芯10周向均匀设置多个永磁体20构成10个转子磁极，并且相邻的转子磁极极性相反；定子铁芯30周向均匀设置三个相分区，分别为U相分区、V相分区和W相分区，每个相分区均居中设置3个定子齿31构成3个定子齿极与3个转子磁极对应，每个定子齿31端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼32，即所述定子齿31设置为T形结构；每个相分区均只安装一相集中式绕组40，每一相集中式绕组40均为集中式安装到每一定子齿31上，并使相绕组通电时在其相分区内的相邻定子齿31极性相反，形成磁极对，三个相分区的三相集中式绕组40相互间按星形连接连接。通过上述设置，在三相绕组中通以三相交流电，形成变化磁场，并使得定子齿31形成磁极，对转子铁芯10上的永磁体20产生排斥或吸引力，从而使转子产生旋转力，使电机得以工作。

实施例2

参见图2和图3，本实用新型与实施例1的不同之处在于定子铁芯30为分体式结构，每一个相分区为一个独立铁芯模块33，三个独立铁芯模块33组合成所述定子铁芯30。通过该设计，不仅可降低模具成本，还可实现使用机械直接外绕绕组到铁芯模块33上，实现绕组的自动化安装，提高生产效率。

实施例3

参见图4，本实施例分区布相的交流永磁同步电机包括转子、定子铁芯30、集中式绕组40，转子包括转子铁芯10和永磁体20，所述转子铁芯10周向均匀设置10个转子凸极11，转子凸极11上均设置安装永磁体20构成10个转子磁极，并且相邻的转子磁极极性相反；定子铁芯30周向均匀设置三个相分区，分别为U相分区、V相分区和W相分区，每个相分区均居中设置3个定子齿31构成3个定子齿极与3个转子磁极对应；所述定子齿31定子齿端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼32，即所述定子齿设置为T形结构，且所述齿翼32与转子凸极11极顶的距离大于所述齿顶与转子凸极11极顶的距离，进而使定子铁芯30和转子铁芯10之间形成阶梯气隙；且齿翼越远离齿顶，与转子铁芯10之间形成的气隙越大，每个相分区均只安装一相集中式绕组40，每一相集中式绕组40均为集中式安装到每一定子齿31上，并使相绕组通电时在其相分区内的相邻定子齿31极性相反，形成磁极对，三个相分区的三相集中式绕组40相互间按星形连接连接。通过上述设置，在三相绕组中通以三相交流电，形成变化磁场，并使得定子齿31形成磁极，对转子铁芯10上的永磁体20产生排斥或吸引力，从而使转子产生旋转力，使电机得以工作。本实施例中，通过转子凸极11、永磁体和阶梯气隙的设计，使本实用新型的电机能够利用永磁转矩和磁阻转矩的组合，可以使用更小质量的永磁体，节省永磁体的用量。

实施例4

参见图5，本实施例与实施例1的不同之处在于，转子的10个转子磁极由5个显形磁极和5个隐形磁极相互间隔组成，显形磁极设置永磁体，隐形磁极不设置永磁体。由于利用了永磁转矩和磁阻转矩的组合，故可以减少永磁体的用量，降低电机成本。

实施例5

参见图6，本实施例与实施例2的不同之处在于，转子的10个转子磁极由5个显形磁极和5个隐形磁极相互间隔组成，显形磁极设置永磁体，隐形磁极不设置永磁体。由于利用了永磁转矩和磁阻转矩的组合，故可以减少永磁体的用量，降低电机成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本专利，凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分区布相的交流永磁同步电机，其特征在于：包括转子、定子铁芯、集中式绕组，所述转子周向均匀设置m个转子磁极，并且相邻的转子磁极极性相反，m为偶数，m≥8；所述定子铁芯周向均匀设置三个相分区，每个相分区均居中设置n个定子齿构成n个定子齿极与n个转子磁极对应，n为自然数，n≥2，并且n＝(m-1)/3或者n＝(m-2)/3；所述定子齿端部中间部分为齿顶，两侧部分为齿翼，即所述定子齿设置为T形结构；每个相分区均只安装一相所述集中式绕组，每一相所述集中式绕组均为集中式安装到每一定子齿上，并使相绕组通电时在其相分区内的相邻定子齿极性相反，三个相分区的三相集中式绕组相互间按星形连接或三角形连接。

2.根据权利要求1所述的一种分区布相的交流永磁同步电机，其特征在于：所述转子包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯周向均匀设置安装永磁体构成m个转子磁极。

3.根据权利要求1所述的一种分区布相的交流永磁同步电机，其特征在于：所述转子包括转子铁芯和永磁体，所述转子铁芯周向均匀设置m个转子凸极，所述转子凸极上设置安装永磁体构成m个转子磁极；所述齿翼与转子凸极极顶的距离大于齿顶与转子凸极极顶的距离，进而使定子铁芯和转子铁芯之间形成阶梯气隙。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种分区布相的交流永磁同步电机，其特征在于：所述定子铁芯为分体式结构，每一个相分区为一个独立铁芯模块，三个独立铁芯模块组合成所述定子铁芯。

5.根据权利要求2或3所述的一种分区布相的交流永磁同步电机，其特征在于：所述转子的m个转子磁极由m/2个显形磁极和m/2个隐形磁极相互间隔组成，显形磁极设置永磁体，隐形磁极不设置永磁体。

6.根据权利要求3所述的一种分区布相的交流永磁同步电机，其特征在于：所述齿翼越远离齿顶，与转子铁芯之间形成的气隙越大。

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