專利名稱：無刷直流電機(jī)槽數(shù)與磁鋼數(shù)的組合方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電領(lǐng)域，特別涉及一種無刷直流電機(jī)的改進(jìn)，尤其是一種無刷直流電機(jī)槽數(shù)與磁鋼數(shù)的組合方案。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)發(fā)展，無刷直流電機(jī)的應(yīng)用范圍大幅擴(kuò)大，尤其是在電動(dòng)車領(lǐng)域，有完全取代有刷電機(jī)的趨勢。
無刷電機(jī)由于相數(shù)少(最常采用三相)，低速脈震問題一直很難根除。不斷有關(guān)于此問題的解決方案提出，有斜槽方案、分?jǐn)?shù)槽方案、一齒差(定子繞組采用單跨繞法，槽數(shù)與轉(zhuǎn)子磁鋼數(shù)僅差1的)方案。
上述方案各有千秋，都有一定功效，其中一齒差方案最受歡迎。典型的一齒差方案是轉(zhuǎn)子10片磁鋼，定子9槽，單跨繞組，連續(xù)排列，每相各占120度空間，不對稱分布。其缺點(diǎn)是有徑向分力，影響軸承壽命。
有人在此基礎(chǔ)上，再將槽數(shù)與磁鋼數(shù)同乘以一個(gè)整數(shù)，例如成為36槽、40片磁鋼。此方案雖解決了徑向力問題，但成倍增加磁鋼數(shù)后，沒能使脈震成倍減小。
還有人在一齒差方案9槽、8片磁鋼的基礎(chǔ)上，倆數(shù)同乘以5，再同加上6，得到51槽、46片磁鋼的低速大力矩電機(jī)方案，獲得很好效果。這里不但具有一齒差技術(shù)，還兼有了分?jǐn)?shù)槽的技術(shù)成份在內(nèi)。51槽、46片磁鋼的方案，美中不足的是槽數(shù)大于磁鋼數(shù)，銅線利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用優(yōu)化定子鐵芯槽數(shù)與轉(zhuǎn)子磁鋼極數(shù)的組合，目的是設(shè)計(jì)一種性價(jià)比較高的減小無刷直流電機(jī)低速脈震與高速噪音的方案。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種無刷直流電機(jī)槽數(shù)與磁鋼數(shù)的組合方案，電機(jī)結(jié)構(gòu)由定子、轉(zhuǎn)子、和支承殼體組成，其特征是定子鐵芯的槽數(shù)等于相數(shù)乘以不小于電機(jī)相數(shù)的質(zhì)數(shù)K；轉(zhuǎn)子的磁鋼極數(shù)等于定子槽數(shù)加上不等于1、不等于相數(shù)、并小于K的質(zhì)數(shù)。
所述的質(zhì)數(shù)是1，3，5，7，11，13，17，19，23，29，31，37，41，43，47，53，57，59等。
所述的一種無刷直流電機(jī)的定子鐵芯，其特征是鐵芯槽數(shù)等于相數(shù)M乘以一個(gè)質(zhì)數(shù)K，該質(zhì)數(shù)K的取值范圍為1-97。按上述條件選擇質(zhì)數(shù)的理由是可保證定子槽數(shù)與磁鋼數(shù)的組合沒有公約數(shù)，因此能減少電機(jī)的低速脈震。
所述的一種無刷直流電機(jī)的定子，其特征是其鐵芯槽內(nèi)的繞組采用單跨距繞組。
所述的一種無刷直流電機(jī)定子鐵芯槽數(shù)與轉(zhuǎn)子磁鋼極數(shù)的組合方案，其特征是槽數(shù)總是少于磁鋼數(shù)一個(gè)質(zhì)數(shù)。從原理上考慮，槽數(shù)多于或少于磁鋼數(shù)同一個(gè)差，僅影響電機(jī)轉(zhuǎn)向，不影響性能，但實(shí)際上由于單跨繞組包容的鐵芯截面與周長之比不同，所以槽少的方案能明顯節(jié)銅。在某典型實(shí)例中，用銅量相差達(dá)到了20％以上。
所述的一種采用優(yōu)化定子鐵芯槽數(shù)與轉(zhuǎn)子磁鋼極數(shù)的組合方案，與一齒差方案相比在采用同樣轉(zhuǎn)子磁鋼數(shù)時(shí)，本方案能獲得同樣的功率密度；輸入相同的驅(qū)動(dòng)頻率時(shí)，能獲得同樣轉(zhuǎn)速；低速脈震的改進(jìn)效果更理想。不同之處由于本發(fā)明槽數(shù)較少，耗用的銅線更少；本發(fā)明定子每相磁極分布較對稱，產(chǎn)生附加的徑向力較小。
所述的一種采用優(yōu)化定子鐵芯槽數(shù)與轉(zhuǎn)子磁鋼極數(shù)的組合方案，以三相電機(jī)為例，若把條件符合的定子鐵芯槽數(shù)排列下來，然后把合適的轉(zhuǎn)子磁鋼極數(shù)放在其后的刮弧內(nèi)，其典型的組合方案如下21(26)，33(38、40)，39(44、46、50)，51(56、58、62、64)，57(62、64、68、70、74)，69(74、76、80、82、86、88、98)，87(92、94、98、100、104、106、110)，93(98、100、104、106、110、112、116、122)，111(116、118、122、124、128、130、134、140、142)，123(128、130、134、136、140、142、146、154、160)，129(134、136、140、142、146、148、152、158、160、166、170)，等等。
例如33(38、40)表示定子33槽，轉(zhuǎn)子磁鋼數(shù)配38或40片(極)。
同樣方法，可列出五相電機(jī)典型的組合方案如下25(28)，35(38)，55(58、62)，65(68、72、76)，85(88、92、96)，95(98、102、106、108、112)，115(118、122、126、128、132、134)，145(148、152、156、158、162、164、168)，155(158、162、166、168、172、174、178、184)，185(188、192、196、198、204、208、214、216)，205(208、214、218、222、224、228、234、236、242)，等等。
該方案同樣適用于七相、九相、十一相等無刷直流電機(jī)。由此可定出一套該類電機(jī)及磁鋼的尺寸優(yōu)選系列。


下面結(jié)合具體圖例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明圖1三相33槽38極電機(jī)定子磁極排列示意2三相33槽38極電機(jī)接線圖1-定子磁極2-轉(zhuǎn)子N極磁鋼3-轉(zhuǎn)子S極磁鋼
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)例描述如何實(shí)施該無刷直流電機(jī)槽數(shù)與磁鋼數(shù)的組合方案。
圖1所示為某典型的低速外轉(zhuǎn)子三相33槽38極電機(jī)磁極排列示意圖。
圖2所示為該電機(jī)A相繞組詳細(xì)接線圖，B、C相繞組排列圖。
實(shí)施例三相33槽38極外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)以三相電機(jī)為例，按上述原則，選擇定子33槽，轉(zhuǎn)子38極電機(jī)結(jié)構(gòu)。圖1是該電機(jī)定、轉(zhuǎn)子磁極排列示意圖其中定子磁極1的內(nèi)側(cè)A、B、C標(biāo)的是相序，外側(cè)N、S表示該磁極的極性。圖1所示轉(zhuǎn)子N極磁鋼2與S極磁鋼3沾接在外轉(zhuǎn)子鋼圈內(nèi)。根據(jù)定子極性與相序的排列圖，可畫出接線圖，圖2就是該電機(jī)的布線圖，為清晰表達(dá)，具體還畫出A相接線圖。
其中定子磁極的相序布列既要滿足A、B、C的順序，又要符合各相間對稱性要求。在定子磁極的相序布列完成后，找出與轉(zhuǎn)子磁鋼最對齊的一相，按與磁鋼磁極性相對應(yīng)的方式標(biāo)出該相每個(gè)磁極的極性。其它兩相各磁極間按鄰相取同，同相取反的結(jié)構(gòu)布列各極性。
每一種符合上述槽數(shù)與磁鋼數(shù)組合的無刷直流電機(jī)方案，都可以參照上述方案，找出相應(yīng)的定、轉(zhuǎn)子磁極排列方案與合理的布線結(jié)構(gòu)。五相、七相、九相等更多奇數(shù)相電機(jī)，同樣可采用上述方案。
權(quán)利要求
1.一種無刷直流電機(jī)槽數(shù)與磁鋼數(shù)的組合方案，電機(jī)結(jié)構(gòu)由定子、轉(zhuǎn)子、和支承殼體組成，其特征是定子鐵芯的槽數(shù)等于相數(shù)乘以不小于電機(jī)相數(shù)的質(zhì)數(shù)K；轉(zhuǎn)子的磁鋼極數(shù)等于定子槽數(shù)加上不等于1、不等于相數(shù)、并小于K的質(zhì)數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電機(jī)的定子鐵芯，其特征是鐵芯槽數(shù)等于相數(shù)乘以一個(gè)質(zhì)數(shù)K，該質(zhì)數(shù)K的取值范圍為1-97。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電機(jī)的定子，其特征是其鐵芯槽內(nèi)的繞組采用單跨距繞組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無刷直流電機(jī)槽數(shù)與磁鋼數(shù)的組合方案，其特征是定子鐵芯的槽數(shù)等于相數(shù)乘以不小于電機(jī)相數(shù)的質(zhì)數(shù)K；轉(zhuǎn)子的磁鋼極數(shù)等于定子槽數(shù)加上不等于1、不等于相數(shù)、并小于K的質(zhì)數(shù)。這種設(shè)計(jì)使通電磁極內(nèi)相鄰齒間形成多個(gè)閉合磁路，不但大幅增加有效磁路導(dǎo)通面積，還能成倍地縮短磁路，從而大幅地降低鐵損與銅損。這樣可充分利用銅、鐵材料，降低電機(jī)的脈震，增大功率密度，提高性能價(jià)格比。
文檔編號H02K3/12GK101030721SQ200610024330
公開日2007年9月5日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者朱正風(fēng), 史玉福 申請人:蘇州揚(yáng)名機(jī)電有限公司, 朱正風(fēng)