一种单层叠绕组磁通切换无刷电机的制作方法

文档序号:13743112阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种单层叠绕组磁通切换无刷电机,其特征在于该无刷电机的电枢绕组2采用单层叠绕组连接方式,每个电枢线圈横跨在多个定子铁心单元两侧的定子槽中,每个定子槽中只放置着属于同一相绕组的线圈导体;电枢绕组线圈2的数量等于定子槽数的一半,不同相绕组线圈之间有交叠;其创新点在于该单层叠绕组连接方式,不再仅限于传统集中式绕组连接方式的一个定子铁心单元对应一个电枢线圈的固定结构,而是将线圈按照短距角最小原则放置其两个导体边,以获得最大节距因数,使得每相绕组空载感应电势的节距因数达到1,有效提高每相空载感应电势基波分量的幅值,从而提高转矩功率密度;该m相单层叠绕组设计方法具体包括以下步骤:1)首先根据电机定子槽数Ns和转子极数Nr确定相邻两个定子槽导体空载感应电势之间的电角度相位差α,公式如下:依次画出Ns个槽导体空载感应电势所对应的星形相量图;2)基于槽导体空载感应电势星形相量图,将空载感应电势相位相差180°电角度的两个槽导体连接成一个线圈的两个导体边,一共可以形成Ns/2个相互独立的线圈;3)基于2)中所得Ns/2个线圈的空载感应电势星形图,将具有绕组互补性的两个线圈串联组成一个线圈组,由此一共形成Ns/4个线圈组,每个线圈组中的两个线圈空载感应电势的相位差为0°或180°电角度,因此线圈组空载感应电势基波分量的分布因数为1,并且单个线圈空载感应电势中的偶次谐波分量相互抵消,使得线圈组空载感应电势的谐波含量降低;以每相绕组空载感应电势最大化为原则,将Ns/4个线圈组中空载感应电势相位差最小的Ns/4m个线圈组连接成一相绕组,从而得到第一相绕组的线圈构成;如果不存在具有绕组互补性的线圈,则将Ns/2个线圈中空载感应电势相位差最小的Ns/2m个线圈连接组成一相绕组,从而得到第一相绕组的线圈构成;其中m是相数;4)根据m相对称绕组中各相绕组之间的相位关系,即相邻两相绕组空载感应电势之间的相位差为2π/m,m≥3或者π/m,m=2,依次确定其他m-1相绕组的线圈构成,从而得到m相对称电枢绕组的构成方式。2.根据权利要求1所述的一种单层叠绕组磁通切换无刷电机,其特征在于,该电机的定子槽数Ns和转子极数Nr满足以下等式之一:1.Nr=Ns±Ns4k,k≥1]]>2.Nr=Ns2±Ns4k,k≥1]]>3.Nr=Ns±Ns2k+1,k≥1]]>其中,Ns、Nr、k均为正整数,定子槽数Ns为相数m的偶数倍。3.根据权利要求1所述的一种单层叠绕组磁通切换无刷电机,其特征在于,该电机的每个电枢线圈的两个导体边均各自独占一整个定子槽,而不与其它相线圈导体共用。4.根据权利要求4所述的一种单层叠绕组磁通切换无刷电机,其特征在于,该电机的电枢绕组线圈的数量是定子槽数Ns的一半。5.根据权利要求1所述的一种单层叠绕组磁通切换无刷电机,其特征在于,所述步骤2)中,所形成的相互独立的线圈,任意线圈的节距等于极距,即为整距线圈。6.根据权利要求5所述的一种单层叠绕组磁通切换无刷电机,其特征在于,按照步骤2)所形成的任意线圈的两个导体空载感应电势相位相差180°电角度,能够保证每个线圈空载感应电势取得最大值,即线圈两个导体空载感应电势的标量和,线圈节距因数为1。7.根据权利要求1所述的一种单层叠绕组磁通切换无刷电机,其特征在于,所述步骤3)中,具有绕组互补性的两个线圈,如果两个互补线圈的空载感应电势相位差为180°电角度,则反向串联;如果两个互补线圈的空载感应电势相位差为0度,则正向串联。8.根据权利要求1所述的一种单层叠绕组磁通切换无刷电机,其特征在于,所述的无刷电机,其励磁源为永磁体、电励磁线圈或者结合永磁体与电励磁线圈的混合励磁,或采用记忆永磁方式。
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