CN218850595U - 五十四槽永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种五十四槽永磁电机，包括：定子组件，所述定子组件包括轭部环和嵌线环，所述嵌线环套设在轭部环内部，所述嵌线环的外周壁上沿周向均匀开设有五十四个嵌线槽；多相电枢绕组，设置于所述嵌线槽内；转子组件，转动设置于所述嵌线环内部，所述转子组件以其轴心为中心环形阵列开设有八个V型磁钢槽，所述V型磁钢槽内设置有永磁体；电枢控制器，与所述多相电枢绕组电连接以调整和控制多相电枢绕组电路的导通、关断及电路切换。该电机在电枢控制器的调控下，实现三套六相电枢绕组和三套三相电枢绕组分别及共同超基频高效运行的效果，具备容错性能强等特点。

Description

五十四槽永磁电机

技术领域

本实用新型涉及永磁电机技术领域，尤其涉及一种五十四槽永磁电机。

背景技术

在某些电机特殊应用领域，比如航空器和航海器的电动推力系统、新能源电动车动力系统、发电储能系统、风力发电系统、无间歇运行的电动力系统等领域，需要电机超基频运行。常规解决方案是预设备用电机及驱动器，使电机超过额定转速做恒功率运行，这些方法无法同时实现高效、超基频运行、容错性能强等电机性能。

实用新型内容

本实用新型提供一种五十四槽永磁电机，用以解决现有技术中电机性能与功能单薄的缺陷，实现电机的高效、超基频运行、容错性能强等特点。

本实用新型提供一种五十四槽永磁电机，包括：

定子组件，所述定子组件包括轭部环和嵌线环，所述嵌线环套设在轭部环内部，所述嵌线环的外周壁上沿周向均匀开设有五十四个嵌线槽；

多相电枢绕组，设置于所述嵌线槽内；所述多相电枢绕组包括六相电枢绕组和三相电枢绕组，所述六相电枢绕组包括六相五十四槽电枢绕组、六相三十六槽电枢绕组和六相十八槽电枢绕组；所述三相电枢绕组包括三相五十四槽电枢绕组、三相三十六槽电枢绕组和三相十八槽电枢绕组；

转子组件，转动设置于所述嵌线环内部，所述转子组件以其轴心为中心环形阵列开设有八个V型磁钢槽，所述V型磁钢槽远离所述转子组件轴心一端的内侧两个相对的端点与所述定子组件轴心处连线之间夹角的取值范围为33.22°-36.71°，所述V型磁钢槽内设置有永磁体；

电枢控制器，与所述多相电枢绕组电连接以调整和控制多相电枢绕组电路的导通、关断及电路切换。

根据本实用新型提供的一种五十四槽永磁电机，所述嵌线环的外周壁上沿周向均匀分布有卡块，所述卡块与所述嵌线槽交替设置，所述轭部环的内周壁上设置有与所述卡块对应的卡槽。

根据本实用新型提供的一种五十四槽永磁电机，所述嵌线槽位于所述嵌线环外周壁上的两个端点与所述定子组件轴心处连线之间夹角的取值范围为3.58°-3.95°。

根据本实用新型提供的一种五十四槽永磁电机，所述轭部环的外周与嵌线槽的内周的半径比为1.43-1.59。

根据本实用新型提供的一种五十四槽永磁电机，所述转子组件的极数是2的整倍数，电机的槽极比为分数槽极比。

根据本实用新型提供的一种五十四槽永磁电机，不同极槽配合的电机绕组支路数量为一路以上并联或者串联。

根据本实用新型提供的一种五十四槽永磁电机，不同极槽比电机的绕组线圈节距为1-2、1-3、1-4、1-5、1-6或者其递增数量之间的组合。

根据本实用新型提供的一种五十四槽永磁电机，所述电枢控制器通过开关器件分别在六个电枢绕组之间、每个电枢绕组的相绕组之间、每个相绕组的线圈之间做预设的电连接。

根据本实用新型提供的一种五十四槽永磁电机，各个电枢绕组采用星形和/或角形接法。

本实用新型提供的五十四槽永磁电机，通过不同数量的嵌线槽和线圈构成三套六相电枢绕组及三套三相电枢绕组，在单一的定子组件和转子组件条件下，以多种绕组构型在电枢控制器的管理控制下，实现三套六相电枢绕组和三套三相电枢绕组分别独立运行或共同运行的效果，该电机具备高效、超基频运行、容错性能强等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型多相电枢绕组示意图；

图2是本实用新型六相电枢控制器开关电路示意图；

图3是本实用新型三相电枢控制器开关电路示意图；

图4是本实用新型定子片的结构示意图；

图5是本实用新型转子片的结构示意图。

附图标记：

101、六相五十四槽电枢绕组；102、六相三十六槽电枢绕组；

103、六相十八槽电枢绕组；104、三相五十四槽电枢绕组；

105、三相三十六槽电枢绕组；106、三相十八槽电枢绕组；

107、电枢控制器；108、轭部环；109、嵌线环；

110、卡槽；111、磁钢槽；112、嵌线槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1-图5描述本实用新型的一种五十四槽永磁电机，包括：定子组件、多相电枢绕组、转子组件和电枢控制器107。

如图4所示，定子组件包括轭部环108和嵌线环109，轭部环108和嵌线环109均由定子片叠压制成，嵌线环109套设在轭部环108内部，轭部环108和嵌线环109构成定子铁芯，嵌线环109的外周壁上沿周向均匀开设有五十四个嵌线槽112；五十四个嵌线槽112的槽口开设于嵌线环109外周，适用于模块化的绕线方式，工艺简单效率高，嵌线环109内周呈闭合形态，没有定子的齿槽转矩与转矩波动，降低电机的振动；

具体地，嵌线环109的外周壁上沿周向均匀分布有卡块，卡块与嵌线槽112交替设置，轭部环108的内周壁上设置有与卡块对应的卡槽110；卡槽110可以是燕尾槽，通过卡块与卡槽110的配合，可以实现轭部环108和嵌线环109的稳固锁定；

嵌线槽112位于嵌线环109外周壁上的两个端点与定子组件轴心处连线之间夹角的取值范围为3.58°-3.95°，轭部环108的外周与嵌线槽112的内周的半径比为1.43-1.59。

如图5所示，转子组件转动设置于嵌线环109内部，转子组件以其轴心为中心环形阵列开设有八个V型磁钢槽111，V型磁钢槽111的弯折部朝向转子组件的轴心，V型磁钢槽111内设置有永磁体；

具体地，转子组件包括转子铁芯，转子铁芯由转子片叠压制成，转子铁芯为八极转子铁芯，与V型磁钢槽111的数量匹配对应；V型磁钢槽111远离转子组件轴心一端的内侧两个相对的端点与定子组件轴心处连线之间夹角的取值范围为33.22°-36.71°。

如图1所示，多相电枢绕组设置于所述嵌线槽112内，根据嵌线槽112和线圈构成数量的不同，多相电枢绕组包括六相电枢绕组和三相电枢绕组；

具体地，六相电枢绕组包括六相五十四槽电枢绕组101、六相三十六槽电枢绕组102和六相十八槽电枢绕组103；三相电枢绕组包括三相五十四槽电枢绕组104、三相三十六槽电枢绕组105和三相十八槽电枢绕组106；

更具体地，上述6个电枢绕组细化为：六相五十四槽单双层电枢绕组、六相三十六槽单层电枢绕组、六相十八槽双层电枢绕组和三相五十四槽单双层电枢绕组、三相三十六槽单层电枢绕组、三相十八槽双层电枢绕组。

电枢控制器107设置于电机壳上，并与多相电枢绕组电连接以调整和控制多相电枢绕组电路的导通、关断及电路切换；

电枢控制器107通过开关器件分别在六个电枢绕组之间、每个电枢绕组的相绕组之间、每个相绕组的线圈之间做预设的电连接。

更具体地，电枢控制器107由开关器件在每套电枢绕组之间、在每个电枢绕组的相绕组的首尾端根据指令实施星形或者角形预设电路的连接，在每个相绕组的线圈之间做预设的串联电路连接，开关器件在电枢控制器107的调控下，实施控制每个电枢绕组电路的接合导通和关断；调整和控制每套电枢绕组电路的导通和关断及电路切换，当电枢控制器107接收负载侧的工况反馈后选择相应的电枢绕组和相绕组及其线圈实施电路导通或关断或电路切换，并且指令电机驱动器进行适用性的电机矢量控制参数变化与驱动，电枢控制器107与绕组和线圈之间的连接包括但不限于单独或者混合使用电性连接、电路连接、电磁连接、电气连接等及其连接、导通、关断、断路等控制方式。

在本实施例中，转子组件的极数是2的整倍数，电机的槽极比为分数槽极比；不同极槽配合的电机绕组支路数量为一路以上并联或者串联；不同极槽比电机的绕组线圈节距为1-2、1-3、1-4、1-5、1-6等或者其递增数量之间的组合；各个电枢绕组可以采用星形和角形接法；本实用新型的五十四槽永磁电机，包括并且不限于永磁电动机和永磁发电机。

在一些实施例中，五十四槽永磁电机还包括电机壳、端盖和轴承。电机壳设有两相对的过穿孔或一个轴向的过穿孔，用于供转轴穿出，轴承分别套合于转轴的两端，以为转轴的提供转动支撑和提高转轴的同轴度。端盖盖合于电机壳的两端，以将转子组件和定子组件封装于电机壳体中。

本实用新型电机的多相电枢绕组共有十八个单层绕组线圈，十八个双层绕组圈，每个线圈有首尾两个接线端，分布于五十四个嵌线槽112内。

如图1-3所示，序号1-36是三十六个线圈中每一个线圈的序号。在电枢绕组构型图中，单层绕组的每个线圈占用两个嵌线槽112，双层绕组的线圈所占用的嵌线槽112数量是以双层线圈在嵌线槽112内靠近嵌线槽112内圆的线圈数量作为计算依据。

如图1和图2所示：六相五十四槽电枢绕组101包括18个单层线圈，18个双层线圈，共36个线圈，每相6个线圈，六相绕组包括的线圈及连接顺序为：

第一相：—线圈1-线圈2-线圈3-线圈16-线圈29-线圈30—，

第二相：—线圈11-线圈12-线圈19-线圈20-线圈21-线圈34—，

第三相：—线圈5-线圈6-线圈13-线圈14-线圈15-线圈28—，

第四相：—线圈10-线圈23-线圈24-线圈31-线圈32-线圈33—，

第五相：—线圈4-线圈-17线圈18-线圈25-线圈26-线圈27—，

第六相：—线圈7-线圈8-线圈9-线圈22-线圈35-线圈36—，

六相绕组尾部的接线端做星形封点连接，或者根据工况需要做角形连接，电枢控制器107实施每个线圈及其各相绕组之间的开关器件电路导通或关断调控，构成六相五十四槽电枢绕组101。

六相三十六槽电枢绕组102包括18个单层线圈，每相3个线圈，六相绕组包括的线圈及连接顺序为：

第一相：—线圈1-线圈2-线圈29—，

第二相：—线圈11-线圈19-线圈20—，

第三相：—线圈5-线圈13-线圈14—，

第四相：—线圈23-线圈31-线圈32—，

第五相：—线圈17-线圈25-线圈26—，

第六相：—线圈7-线圈8-线圈35—，

六相绕组尾部的接线端做星形封点连接，或者根据工况需要做角形连接，电枢控制器107实施每个线圈及其各相绕组之间的开关器件电路导通或关断调控，构成六相三十六槽电枢绕组102。

六相十八槽电枢绕组103包括18个双层线圈，每相3个线圈，六相绕组包括的线圈及连接顺序为：

第一相：—线圈3-线圈16-线圈30—，

第二相：—线圈12-线圈21-线圈34—，

第三相：—线圈6-线圈15-线圈28—，

第四相：—线圈10-线圈24-线圈33—，

第五相：—线圈4-线圈18-线圈27—，

第六相：—线圈9-线圈22-线圈36—，

六相绕组尾部的接线端做星形封点连接，或者根据工况需要做角形连接，电枢控制器107实施每个线圈及其各相绕组之间的开关器件电路导通或关断调控，构成六相十八槽电枢绕组103。

如图1和图3所示，三相五十四槽电枢绕组104包括18个单层线圈，18个双层线圈，共36个线圈，每相12个线圈，三相绕组包括的线圈及连接顺序为：

U相：—线圈1-线圈2-线圈3-线圈11-线圈12-线圈16-线圈19-线圈20-线圈21-线圈29-线圈30-线圈34—，

V相：—线圈5-线圈6-线圈10-线圈13-线圈14-线圈15-线圈23-线圈24-线圈28-线圈31-线圈32-线圈33—，

W相：—线圈4-线圈7-线圈8-线圈9-线圈-17线圈18-线圈22-线圈25-线圈26-线圈27-线圈35-线圈36—，

三相绕组尾部的接线端做星形封点连接，或者根据工况需要做角形连接，电枢控制器107实施每个线圈及其各相绕组之间的开关器件电路导通或关断调控，构成三相五十四槽电枢绕组104。

三相三十六槽电枢绕组105包括18个单层线圈，每相6个线圈，三相绕组包括的线圈及连接顺序为：

U相：—线圈1-线圈2-线圈11-线圈19-线圈20-线圈29—，

V相：—线圈5-线圈13-线圈14-线圈23-线圈31-线圈32—，

W相：—线圈7-线圈8-线圈17-线圈25-线圈26-线圈35—，

三相绕组尾部的接线端做星形封点连接，或者根据工况需要做角形连接，电枢控制器107实施每个线圈及其各相绕组之间的开关器件电路导通或关断调控，构成三相三十六槽电枢绕组105。

三相十八槽电枢绕组106包括18个双层线圈，每相6个线圈，三相绕组包括的线圈及连接顺序为：

U相：—线圈3-线圈12-线圈16-线圈21-线圈30-线圈34—，

V相：—线圈6-线圈10-线圈15-线圈24-线圈28-线圈33—，

W相：—线圈4-线圈9-线圈18-线圈22-线圈27-线圈36—,

三相绕组尾部的接线端做星形封点连接，或者根据工况需要做角形连接，电枢控制器107实施每个线圈及其各相绕组之间的开关器件电路导通或关断调控，构成三相十八槽电枢绕组106。

本实用新型电机采用单双层电枢绕组布线，在满足三相及多相绕组电角度均衡分布的条件下，通过对等迭次减少电枢绕组的单层绕组和双层绕组各相数量相同的线圈，构成新的多个独立的三相和多相绕组，至少还包括三相四十五槽单双层电枢绕组、三相三十六槽单双层电枢绕组、两个三相十八槽单层电枢绕组、两个三相九槽双层电枢绕组；电机转子组件分别与不同槽数和线圈数量构成的包括但不限于三种六相电枢绕组和三种三相电枢绕组配置运行，从而获得不同的电机反电动势，在同等电压条件下得到不同的基频，通过电枢控制器107交互使用不同的电枢绕组，无需驱动器对于永磁电机的弱磁控制即可实现电机在不同基频控制下实现迭次的高速运行，也无需以多台套永磁电机和驱动器应对多种转速高效运行的需求，实现了多台电机的运行效果，可以从容选择多相及多电枢绕组适配负载侧所需的容错功能，为电机领域提供了一种永磁电机功率分置的技术解决方案。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种五十四槽永磁电机，其特征在于，包括：

定子组件，所述定子组件包括轭部环和嵌线环，所述嵌线环套设在轭部环内部，所述嵌线环的外周壁上沿周向均匀开设有五十四个嵌线槽；

多相电枢绕组，设置于所述嵌线槽内；所述多相电枢绕组包括六相电枢绕组和三相电枢绕组，所述六相电枢绕组包括六相五十四槽电枢绕组、六相三十六槽电枢绕组和六相十八槽电枢绕组；所述三相电枢绕组包括三相五十四槽电枢绕组、三相三十六槽电枢绕组和三相十八槽电枢绕组；

转子组件，转动设置于所述嵌线环内部，所述转子组件以其轴心为中心环形阵列开设有八个V型磁钢槽，所述V型磁钢槽远离所述转子组件轴心一端的内侧两个相对的端点与所述定子组件轴心处连线之间夹角的取值范围为33.22°-36.71°，所述V型磁钢槽内设置有永磁体；

电枢控制器，与所述多相电枢绕组电连接以调整和控制多相电枢绕组电路的导通、关断及电路切换。

2.根据权利要求1所述的五十四槽永磁电机，其特征在于，所述嵌线环的外周壁上沿周向均匀分布有卡块，所述卡块与所述嵌线槽交替设置，所述轭部环的内周壁上设置有与所述卡块对应的卡槽。

3.根据权利要求1所述的五十四槽永磁电机，其特征在于，所述嵌线槽位于所述嵌线环外周壁上的两个端点与所述定子组件轴心处连线之间夹角的取值范围为3.58°-3.95°。

4.根据权利要求3所述的五十四槽永磁电机，其特征在于，所述轭部环的外周与嵌线槽的内周的半径比为1.43-1.59。

5.根据权利要求4所述的五十四槽永磁电机，其特征在于，所述转子组件的极数是2的整倍数，电机的槽极比为分数槽极比。

6.根据权利要求5所述的五十四槽永磁电机，其特征在于，不同极槽配合的电机绕组支路数量为一路以上并联或者串联。

7.根据权利要求6所述的五十四槽永磁电机，其特征在于，不同极槽比电机的绕组线圈节距为1-2、1-3、1-4、1-5、1-6或者其递增数量之间的组合。

8.根据权利要求7所述的五十四槽永磁电机，其特征在于，所述电枢控制器通过开关器件分别在六个电枢绕组之间、每个电枢绕组的相绕组之间、每个相绕组的线圈之间做预设的电连接。

9.根据权利要求8所述的五十四槽永磁电机，其特征在于，各个电枢绕组采用星形和/或角形接法。

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