一種具有分數槽繞組結構的三相同步電的製造方法
2023-12-05 23:47:56
一種具有分數槽繞組結構的三相同步電的製造方法
【專利摘要】一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機，包括定子和轉子，轉子設置在定子內腔中，定子包括60個槽且轉子包括8個電極，或轉子包括60個槽且定子包括8個電極，定子或轉子中包括有多個波繞組，任意一個波繞組的節距是6或7，每槽分成上下兩層繞組，每個線圈由一個槽的上層邊和另一個槽的上層邊組成，或者，定子或轉子中包括有多個疊繞組，任意一個疊繞組的節距是6，每槽分成上下兩層繞組，每個線圈由一個槽的上層邊和另外一個槽的上層邊組成，在每對極下的5個線圈中，前三個線圈朝一個方向疊繞，後兩個線圈反向疊繞。本實用新型具有高轉速時扭矩波動小，反電動勢諧波含量低的特點，能增加整個運行轉速範圍的功率。
【專利說明】一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣領域，尤其涉及一種三相同步電機。
【背景技術】
[0002]電動汽車的應用越來越受重視。電動汽車上安裝有電動機以提供動力。現有技術中，用於電動汽車的電動機的性能不理想，表現為扭矩小、振動噪聲高。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在於提供一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機，所述的這種具有分數槽繞組結構的三相同步電機要解決現有技術中用於電動汽車的電動機扭矩小、振動噪聲高的技術問題。
[0004]本實用新型的這種具有分數槽繞組結構的三相同步電機，包括定子和轉子，所述的定子具有一個圓柱型的內腔，所述的轉子同軸設置在定子的內腔中，其中，所述的定子包括有60個槽、且所述的轉子包括有8個電極，或者所述的轉子包括有60個槽、且所述的定子包括有8個電極，定子或者轉子中包括有兩個以上數目的波繞組，任意一個所述的波繞組的節距是6或者7，每槽分成上下兩層繞組，每個線圈由一個槽的上層邊和另外一個槽的上層邊組成，或者，定子或者轉子中包括有兩個以上數目的疊繞組，任意一個所述的疊繞組的節距是6，每槽分成上下兩層繞組，每個線圈由一個槽的上層邊和另外一個槽的上層邊組成，在每對極下的5個線圈中，前三個線圈朝一個方向疊繞，後兩個線圈反向疊繞。
[0005]進一步的，繞組組合成I支路、或者2支路、或者4支路。
[0006]進一步的，定子或者轉子中包括有一個第一繞組、一個第二繞組和一個第三繞組，定子的內壁中沿圓周向均勻設置有60個平行於定子軸向的凹槽、且在轉子中沿圓周向均勻設置有8個磁極，或者，在轉子的外壁中沿圓周向均勻設置有60個平行於轉子軸向的凹槽、且在定子中沿圓周向均勻設置有8個磁極，所述的第一繞組、第二繞組和第三繞組設置在所述的凹槽中，第一繞組、第二繞組和第三繞組均採用波繞組形式，每個波繞組的節距是6或者7，任意一個凹槽中均設置有內外兩層繞組通道，第一繞組、第二繞組和第三繞組中的任意一個線圈均由位於一個凹槽的外層繞組通道中的導體與位於另一個凹槽的外層繞組通道中的導體構成，每極每相的線圈數是5，其中3個線圈採用波繞組的形式向一方向繞制，剩餘的另外2個線圈以波繞組形式向反方向繞制，所述的3個線圈與所述的2個線圈之間通過過橋線連接，或者，第一繞組、第二繞組和第三繞組均採用疊繞組形式，每個疊繞組的節距是6，任意一個凹槽中均設置有內外兩層繞組通道，第一繞組、第二繞組和第三繞組中的任意一個線圈均由位於一個凹槽的外層繞組通道中的導體與位於另一個凹槽的外層繞組通道中的導體構成，每極每相的線圈數是5，其中前三個線圈疊繞後、再反向串聯另外2個疊繞線圈。
[0007]本實用新型和已有技術相比較，其效果是積極和明顯的。本實用新型提供了改進的電機繞組的分布形式，具有高轉速時扭矩波動小，反電動勢諧波含量低的特點，能夠增加整個運行轉速範圍的功率，適合電動汽車使用。本實用新型可實現分數槽分布繞組的自動下線，並保留了分數槽分布繞組的優點。它具備調速範圍增大、齒槽力矩低、高頻噪聲低等優點。本發明所描述的電樞繞組別適合於批產工藝性要求較高，低壓高性能同步電機繞組。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機的第一實施例中的第一個繞組的分布形式。
[0009]圖2是本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機的第一實施例中的第二個繞組的分布形式。
[0010]圖3是本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機的第一實施例中的第三個繞組的分布形式。
[0011]圖4是本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機的第二實施例中的第一個繞組的分布形式的四分之一模型。
[0012]圖5是本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機的第二實施例中的第二個繞組的分布形式的四分之一模型。
[0013]圖6是本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機的第二實施例中的第三個繞組的分布形式的四分之一模型。
[0014]圖7是是本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機的第二實施例中的電機的I支路下的三相繞組圖。
[0015]圖8是採用本實用新型的電機與兩種採用常用繞組的電機的反電動勢波形比較圖。
[0016]圖9是採用本實用新型的電機與兩種採用常用繞組的電機的扭矩特性比較圖。
[0017]圖10是採用本實用新型的電機與兩種採用常用繞組的電機的功率特性比較圖。
[0018]圖11是採用本實用新型的電機的徑向力波的階次分析圖。
[0019]圖12是48槽8極電機的徑向力波的階次分析圖。
[0020]圖13是36槽8極電機的徑向力波的階次分析圖。
[0021]圖14是本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機的四分之一徑向截面示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
[0023]如圖1、圖2、圖3和圖14所示，本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機，包括定子I和轉子4，所述的定子I具有一個圓柱型的內腔，所述的轉子4同軸設置在定子I的內腔中，其中，所述的定子I包括有60個槽、且所述的轉子4包括有8個電極3，或者所述的轉子4包括有60個槽、且所述的定子I包括有8個電極3，定子I或者轉子4中包括有兩個以上數目的波繞組2，任意一個所述的波繞組2的節距是6或者7，每槽分成上下兩層繞組，每個線圈由一個槽的上層邊和另外一個槽的上層邊組成。
[0024]進一步的，定子I或者轉子4中包括有一個第一繞組、一個第二繞組和一個第三繞組，定子I的內壁中沿圓周向均勻設置有60個平行於定子I軸向的凹槽、且在轉子4中沿圓周向均勻設置有8個磁極，或者，在轉子4的外壁中沿圓周向均勻設置有60個平行於轉子4軸向的凹槽、且在定子I中沿圓周向均勻設置有8個磁極，所述的第一繞組、第二繞組和第三繞組設置在所述的凹槽中，第一繞組、第二繞組和第三繞組均採用波繞組形式，每個波繞組的節距是6或者7，任意一個凹槽中均設置有內外兩層繞組通道，第一繞組、第二繞組和第三繞組中的任意一個線圈均由位於一個凹槽的外層繞組通道中的導體與位於另一個凹槽的外層繞組通道中的導體構成，每極每相的線圈數是5，其中3個線圈採用波繞組的形式向一方向繞制，剩餘的另外2個線圈以波繞組形式向反方向繞制，所述的3個線圈與所述的2個線圈之間通過過橋線連接。
[0025]實施例2
[0026]適合三相60槽8極單根扁平漆包線繞組電機。實施例1採用雙層繞組且每槽兩個導體。電機的第一套繞組如圖1所示。電機的第二套繞組如圖2所示。電機的第三套繞組如圖3所示。一個線圈由不同槽的上下兩個導體組成，節距是6，每個線圈以行波的形式連接。例如3- (9)-18- (24)-33- (39)-48- (54)-2，完成4個線圈組成一個支路。以同樣的方式形成另外四個支路，最後把5個支路串聯起來，形成一個整體的繞組。同樣也適合節距為7的繞組連接形式。例如3- (10) -18- (25)-32- (40)-48- (55)_2。
[0027]實施例3
[0028]如圖4、圖5、圖6所示，本實用新型的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機，包括定子I和轉子4、所述的定子I具有一個圓柱型的內腔，所述的轉子4同軸設置在定子I的內腔中，其中，所述的定子I包括有60個槽、且所述的轉子4包括有8個電極3，或者所述的轉子4包括有60個槽、且所述的定子I包括有8個電極3，定子I或者轉子4中包括有兩個以上數目的疊繞組，任意一個所述的疊繞組的節距是6，每槽分成上下兩層繞組，每個線圈由一個槽的上層邊和另外一個槽的上層邊組成，在每對極下的5個線圈中，前三個線圈朝一個方向疊繞，後兩個線圈反向疊繞。
[0029]進一步的，繞組組合成I支路、或者2支路、或者4支路。
[0030]進一步的，定子I或者轉子4中包括有一個第一繞組、一個第二繞組和一個第三繞組，定子I的內壁中沿圓周向均勻設置有60個平行於定子I軸向的凹槽、且在轉子4中沿圓周向均勻設置有8個磁極，或者，在轉子4的外壁中沿圓周向均勻設置有60個平行於轉子4軸向的凹槽、且在定子I中沿圓周向均勻設置有8個磁極，所述的第一繞組、第二繞組和第三繞組設置在所述的凹槽中，第一繞組、第二繞組和第三繞組均採用疊繞組形式，每個疊繞組的節距是6，任意一個凹槽中均設置有內外兩層繞組通道，第一繞組、第二繞組和第三繞組中的任意一個線圈均由位於一個凹槽的外層繞組通道中的導體與位於另一個凹槽的外層繞組通道中的導體構成，每極每相的線圈數是5，其中前三個線圈疊繞後、再反向串聯另外2個疊繞線圈。
[0031]實施例4
[0032]適合三相60槽8極多股圓漆包線繞組電機。實施例4採用雙層繞組且每槽兩層多個導體。電機的第一套繞組的I支路如圖4所示。電機的第二套繞組的I支路如圖5所示。電機的第三套繞組的I支路如圖6所示。電機的I支路下的三相繞組如圖7所示。電機每對極一個繞組支路有5個線圈組，節距是6，其中前3個線圈以逆時針疊繞，後2個線圈以順時針疊繞，最後串聯起5個線圈。例如1- (7)-2- (8)-3- (9)- (16)-1)- (15)-9,完成了一個支路。以同樣的方式形成另外3個極下的3個支路。這四個支路可以靈活的組成I路、2路或者4路並聯形式。
[0033]圖8描述了三種不同繞組電機的反電動勢。其中曲線301是採用本實用新型的電機在空載下的線電動勢波形，它主要含有5、7、29、31次諧波。曲線302是48槽8極電機的空載下的線電動勢波形，它主要還有5、7、11、13次諧波。曲線曲線303是36槽8極電機的空載下的線電動勢波形，它主要還有5、7、17、19次諧波。
[0034]圖9描述了三種不同繞組電機的扭矩特性。其中曲線401反映了採用本實用新型的電機的扭矩。曲線401最大扭矩略低於36槽電機(曲線403)，但高轉速時的功率要遠大於36槽電機。曲線401的扭矩大於48槽電機(曲線402)。
[0035]圖10描述了三種不同繞組電機的功率特性。其中曲線501反映了採用本實用新型的電機的功率。曲線501的最大功率略低於36槽電機(曲線503)，但高轉速時的功率要遠大於36槽電機。曲線501的功率大於48槽電機(曲線502)。
[0036]圖11描述了採用本實用新型的電機的氣隙徑向力波的階次分析特性。圖12和圖13描述了另外兩種電機的氣隙徑向力波的階次分析。根據圖示說明，60槽8極電機相比36槽8極，4階次力波近似只有36槽的六分之一。60槽8極電機相比48槽8極，8階次和16階次均比48槽電機小。結合電磁振動與噪聲與階次的4次方成正比的原理，可推知採用本實用新型的電機電磁噪聲會明顯低於36槽電機，略低於48槽電機。
[0037]綜合對比三種電機的扭矩、功率和階次力波。採用本實用新型的電機，在保證低速扭矩不變的情況下，增大了電機的高速輸出功率，同時還在電磁噪聲方面優化另外常用的兩種電機。
【權利要求】
1.一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機，包括定子和轉子，所述的定子具有一個圓柱型的內腔，所述的轉子同軸設置在定子的內腔中，其特徵在於:所述的定子包括有60個槽、且所述的轉子包括有8個電極，或者所述的轉子包括有60個槽、且所述的定子包括有8個電極，定子或者轉子中包括有兩個以上數目的波繞組，任意一個所述的波繞組的節距是6或者7，每槽分成上下兩層繞組，每個線圈由一個槽的上層邊和另外一個槽的上層邊組成，或者，定子或者轉子中包括有兩個以上數目的疊繞組，任意一個所述的疊繞組的節距是6，每槽分成上下兩層繞組，每個線圈由一個槽的上層邊和另外一個槽的上層邊組成，在每對極下的5個線圈中，前三個線圈朝一個方向疊繞，後兩個線圈反向疊繞。
2.如權利要求1所述的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機，其特徵在於:繞組組合成1支路、或者2支路、或者4支路。
3.如權利要求1所述的一種具有分數槽繞組結構的三相同步電機，其特徵在於:定子或者轉子中包括有一個第一繞組、一個第二繞組和一個第三繞組，定子的內壁中沿圓周向均勻設置有60個平行於定子軸向的凹槽、且在轉子中沿圓周向均勻設置有8個磁極，或者，在轉子的外壁中沿圓周向均勻設置有60個平行於轉子軸向的凹槽、且在定子中沿圓周向均勻設置有8個磁極，所述的第一繞組、第二繞組和第三繞組設置在所述的凹槽中，第一繞組、第二繞組和第三繞組均採用波繞組形式，每個波繞組的節距是6或者7，任意一個凹槽中均設置有內外兩層繞組通道，第一繞組、第二繞組和第三繞組中的任意一個線圈均由位於一個凹槽的外層繞組通道中的導體與位於另一個凹槽的外層繞組通道中的導體構成，每極每相的線圈數是5，其中3個線圈採用波繞組的形式向一方向繞制，剩餘的另外2個線圈以波繞組形式向反方向繞制，所述的3個線圈與所述的2個線圈之間通過過橋線連接，或者，第一繞組、第二繞組和第三繞組均採用疊繞組形式，每個疊繞組的節距是6，任意一個凹槽中均設置有內外兩層繞組通道，第一繞組、第二繞組和第三繞組中的任意一個線圈均由位於一個凹槽的外層繞組通道中的導體與位於另一個凹槽的外層繞組通道中的導體構成，每極每相的線圈數是5，其中前三個線圈疊繞後、再反向串聯另外2個疊繞線圈。
【文檔編號】H02K19/00GK204244043SQ201420618335
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】李周清, 蔣卿正, 曹紅飛 申請人:華域汽車電動系統有限公司