專利名稱：無刷直流電機槽數與磁鋼數的組合方案的制作方法
技術領域：
本發明屬于機電領域，特別涉及一種無刷直流電機的改進，尤其是一種無刷直流電機槽數與磁鋼數的組合方案。
背景技術：
隨著電子技術發展，無刷直流電機的應用范圍大幅擴大，尤其是在電動車領域，有完全取代有刷電機的趨勢。
無刷電機由于相數少(最常采用三相)，低速脈震問題一直很難根除。不斷有關于此問題的解決方案提出，有斜槽方案、分數槽方案、一齒差(定子繞組采用單跨繞法，槽數與轉子磁鋼數僅差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子10片磁鋼，定子9槽，單跨繞組，連續排列，每相各占120度空間，不對稱分布。其缺點是有徑向分力，影響軸承壽命。
有人在此基礎上，再將槽數與磁鋼數同乘以一個整數，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片磁鋼的基礎上，倆數同乘以5，再同加上6，得到51槽、46片磁鋼的低速大力矩電機方案，獲得很好效果。這里不但具有一齒差技術，還兼有了分數槽的技術成份在內。51槽、46片磁鋼的方案，美中不足的是槽數大于磁鋼數，銅線利用率較低。

發明內容
本發明采用優化定子鐵芯槽數與轉子磁鋼極數的組合，目的是設計一種性價比較高的減小無刷直流電機低速脈震與高速噪音的方案。
本發明的技術方案是這樣實現的一種無刷直流電機槽數與磁鋼數的組合方案，電機結構由定子、轉子、和支承殼體組成，其特征是定子鐵芯的槽數等于相數乘以不小于電機相數的質數K；轉子的磁鋼極數等于定子槽數加上不等于1、不等于相數、并小于K的質數。
所述的質數是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的定子鐵芯，其特征是鐵芯槽數等于相數M乘以一個質數K，該質數K的取值范圍為1-97。按上述條件選擇質數的理由是可保證定子槽數與磁鋼數的組合沒有公約數，因此能減少電機的低速脈震。
所述的一種無刷直流電機的定子，其特征是其鐵芯槽內的繞組采用單跨距繞組。
所述的一種無刷直流電機定子鐵芯槽數與轉子磁鋼極數的組合方案，其特征是槽數總是少于磁鋼數一個質數。從原理上考慮，槽數多于或少于磁鋼數同一個差，僅影響電機轉向，不影響性能，但實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銅。在某典型實例中，用銅量相差達到了20％以上。
所述的一種采用優化定子鐵芯槽數與轉子磁鋼極數的組合方案，與一齒差方案相比在采用同樣轉子磁鋼數時，本方案能獲得同樣的功率密度；輸入相同的驅動頻率時，能獲得同樣轉速；低速脈震的改進效果更理想。不同之處由于本發明槽數較少，耗用的銅線更少；本發明定子每相磁極分布較對稱，產生附加的徑向力較小。
所述的一種采用優化定子鐵芯槽數與轉子磁鋼極數的組合方案，以三相電機為例，若把條件符合的定子鐵芯槽數排列下來，然后把合適的轉子磁鋼極數放在其后的刮弧內，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，轉子磁鋼數配38或40片(極)。
同樣方法，可列出五相電機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。由此可定出一套該類電機及磁鋼的尺寸優選系列。


下面結合具體圖例對本實用新型做進一步說明圖1三相33槽38極電機定子磁極排列示意2三相33槽38極電機接線圖1-定子磁極2-轉子N極磁鋼3-轉子S極磁鋼
具體實施例方式以下通過具體實例描述如何實施該無刷直流電機槽數與磁鋼數的組合方案。
圖1所示為某典型的低速外轉子三相33槽38極電機磁極排列示意圖。
圖2所示為該電機A相繞組詳細接線圖，B、C相繞組排列圖。
實施例三相33槽38極外轉子無刷直流電機以三相電機為例，按上述原則，選擇定子33槽，轉子38極電機結構。圖1是該電機定、轉子磁極排列示意圖其中定子磁極1的內側A、B、C標的是相序，外側N、S表示該磁極的極性。圖1所示轉子N極磁鋼2與S極磁鋼3沾接在外轉子鋼圈內。根據定子極性與相序的排列圖，可畫出接線圖，圖2就是該電機的布線圖，為清晰表達，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，找出與轉子磁鋼最對齊的一相，按與磁鋼磁極性相對應的方式標出該相每個磁極的極性。其它兩相各磁極間按鄰相取同，同相取反的結構布列各極性。
每一種符合上述槽數與磁鋼數組合的無刷直流電機方案，都可以參照上述方案，找出相應的定、轉子磁極排列方案與合理的布線結構。五相、七相、九相等更多奇數相電機，同樣可采用上述方案。
權利要求
1.一種無刷直流電機槽數與磁鋼數的組合方案，電機結構由定子、轉子、和支承殼體組成，其特征是定子鐵芯的槽數等于相數乘以不小于電機相數的質數K；轉子的磁鋼極數等于定子槽數加上不等于1、不等于相數、并小于K的質數。
2.根據權利要求1所述的一種無刷直流電機的定子鐵芯，其特征是鐵芯槽數等于相數乘以一個質數K，該質數K的取值范圍為1-97。
3.根據權利要求1所述的一種無刷直流電機的定子，其特征是其鐵芯槽內的繞組采用單跨距繞組。
全文摘要
本發明涉及一種無刷直流電機槽數與磁鋼數的組合方案，其特征是定子鐵芯的槽數等于相數乘以不小于電機相數的質數K；轉子的磁鋼極數等于定子槽數加上不等于1、不等于相數、并小于K的質數。這種設計使通電磁極內相鄰齒間形成多個閉合磁路，不但大幅增加有效磁路導通面積，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，降低電機的脈震，增大功率密度，提高性能價格比。
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 優先權日2006年3月3日
發明者朱正風, 史玉福 申請人:蘇州揚名機電有限公司, 朱正風