CN108206595B - 一种永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种永磁电机定子及永磁电机，该定子包括轴向等间距设置的定子齿，定子齿包括宽定子齿和细定子齿，宽定子齿宽度大于细定子齿宽度，所述每个宽定子齿和细定子齿相邻排列；永磁电机包括主绕组和辅助绕组，所述主绕组与所述辅助绕组相连接，主绕组和辅助绕组采用串联方式连接时，主绕组与辅助绕组的匝数是没有增设细定子齿时绕组匝数的一半；主绕组和辅助绕组采用并联方式连接时，主绕组与辅助绕组的匝数与没有增设细定子齿时绕组匝数相同，使线圈绕线复杂度降低，采用此定子的永磁电机，能够降低或消除分数槽集中绕组永磁电机的谐波，减小永磁电机的电磁振动和转子涡流损耗。

Description

一种永磁电机
技术领域
本发明属于电动机领域，特别涉及一种永磁电机定子及永磁电机。
背景技术
永磁电机在高性能控制***中的应用越来越广泛，相比于传统的分数槽分布绕组永磁电机，分数槽集中绕组永磁电机在很多工业场合，特别是电动汽车电驱动***得到越来越多的应用，因为相比于传统永磁电机，分数槽集中绕组永磁电机能显著减小端部绕组尺寸，省铜，铜耗少，可以减小电机重量和体积，减小绕组电阻，提高电机效率和功率密度，节约成本；绕组之间无交叉，不会出现相间绝缘故障，提高电机可靠性。
但是，分数槽集中绕组永磁电机气隙磁场中含有大量的分数次和高次谐波，这会增加电机的电磁振动，在定子内感应出较大的涡流，涡流损耗严重时会导致很高的温升从而引起永磁体局部退磁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁电机定子及永磁电机，用于解决现有技术中分数槽绕组永磁电机存在大幅度谐波的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种永磁电机定子，包括轴向等间距设置的定子齿，所述定子齿包括宽定子齿和细定子齿，所述宽定子齿宽度大于所述细定子齿宽度，所述每个宽定子齿和细定子齿相邻排列。
进一步地，所述宽定子齿的高度为Hs，宽定子齿的宽度ts，所述细定子齿的高度为Hs，所述细定子齿的宽度取值范围为其中P为极对数，z′为定子槽数，ts为宽定子齿的宽度。
进一步地，所述细定子齿的高度与所述宽定子齿的高度相同。
本发明还提供了一种永磁电机，包括定子，所述定子包括若干个等间距设置的定子齿，所述定子齿包括宽定子齿和细定子齿，所述宽定子齿和细定子齿相邻排列。
进一步地，所述细定子齿的高度与所述宽定子齿的高度相同。
进一步地，所述永磁电机包括主绕组和辅助绕组。
进一步地，所述主绕组与辅助绕组都采用三相绕组。
进一步地，所述三相绕组的每相绕组互相呈m槽的角度，其中m＝z′-1，z′为定子槽数，且z′为偶数。
进一步地，所述主绕组与所述辅助绕组采用串联或并联的方式连接。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种永磁电机定子及一种永磁电机，该定子包括细定子齿和宽定子齿，形成了定子齿宽不相等的结构，采用该定子结构的永磁电机，可形成主绕组和辅助绕组，构成双绕组电机，能够大幅度降低或消除永磁电机的谐波，减小电磁振动和转子涡流损耗。
本发明提供的双绕组永磁电机，其中，主绕组和辅助绕组以串联或并联方式连接，采用串联方式连接时，主绕组与辅助绕组的匝数相同，且是原来只有宽定子齿时绕组匝数的一半；采用并联方式连接时，主绕组与辅助绕组的匝数相同，且与原来只有宽定子齿时绕组匝数相同，线圈绕线复杂度降低。
附图说明
图1为分数槽集中绕组永磁电机的定子结构图；
图2为增加细定子齿后的定子结构展开图；
图3为增加细定子齿后三相绕组的分布图；
图4为增加细定子齿后绕组匝数示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
本发明的一种永磁电机的实施例：
现有技术中大多采用分数槽集中绕组永磁电机，下面以8极9槽的永磁电机为例，如图1中的永磁电机，在定子上开设有9个定子齿，即本发明中所说的宽定子齿：
具体的如图1所示，数字1～9表示定子槽的标号，即定子槽1～定子槽9， 表示电流的方向，/>电流方向为流进纸面，/>为流出纸面；A，B，C为三相绕组，A+为A相正方向(即电流方向为流进纸面)，A-为A相负方向(即电流方向为流出纸面)；N、S表示永磁体的极性，N、S交替排列。
为了降低或消除双绕组分数槽集中绕组永磁电机的谐波，在图1的基础上，经常采用定子齿中增加一个细定子齿的方法，本发明是将每个定子槽中都增设有细定子齿，将原定子槽一分为二，分成两个细定子槽，形成宽定子齿和细定子齿，为了区分开来，将原定子齿定义为宽定子齿。细定子齿的高度与宽定子齿的高度相同，细定子齿的宽度取值范围为其中P为极对数，z′为增加细定子齿后的定子槽数，且为偶数，ts为宽定子齿宽度，在宽定子齿形成的定子槽中增加细定子齿后的电机定子展开图，具体的如图2所示，所示图中包括原定子齿和新增细定子齿。
对上述形成的双绕组分别用主绕组和辅助绕组表示，增加细定子齿后，主绕组和辅助绕组互相呈m槽的角度，其中m(m＝3，5，7，…，z′-1)，其中z′代表定子槽数。主绕组和辅助绕组分别采用三相绕组的形式，具体的如图3所示，其中主绕组用序号1表示，辅助绕组用序号2表示，相差m槽角度中的m值与电机的极槽配合相关，可根据磁路仿真选取谐波最小的m值，以A相绕组为例，则A1+和A2+相差5个槽的角度，此时谐波最小。
增加细定子齿后形成的双绕组永磁电机，这不同于在定子槽口增加凹槽的方式。其中主绕组和辅助绕组以串联或并联的方式连接，当采用串联方式连接时，主绕组与辅助绕组的匝数相等，且是没有增设细定子齿时绕组匝数的一半；当采用并联方式连接时，主绕组与辅助绕组的匝数相等，且与没有增设细定子齿时绕组匝数相同；常规的双绕组电机为了减少谐波，单套绕组采用匝数不相等成正弦分布，线圈绕线复杂。所以，这样的绕线方式降低了绕线的复杂度，消除了特定次数的谐波。
如图4所示，是主绕组和辅助绕组的线圈匝数示意图，N1代表主绕组线圈的匝数，N2代表辅助绕组的线圈匝数，N1和N2相等。
上述实施例中，主绕组和辅助绕组的线圈匝数相等，作为其他实施方式，可以采用有限元法对主绕组和辅助绕组的线圈匝数进行调整。
本发明还提供了一种永磁电机定子，该定子上轴向等间距设置有定子齿，定子齿包括宽定子齿和细定子齿，该定子的结构已经在上述永磁电机的实施例中进行了较为详细的描述，因此，在这里不再赘述。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种永磁电机，包括定子、主绕组和辅助绕组，所述定子包括若干个等间距设置的定子齿，其特征在于，所述定子齿包括宽定子齿和细定子齿，所述宽定子齿和细定子齿相邻排列，所述主绕组与所述辅助绕组互相呈m槽的角度，其中m=zˊ-1，zˊ为定子槽数，且zˊ是偶数。
2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述细定子齿的高度与所述宽定子齿的高度相同。
3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述主绕组与辅助绕组都采用三相绕组。
4.根据权利要求1或3所述的永磁电机，其特征在于，所述主绕组与所述辅助绕组采用串联或并联的方式连接。
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