[发明专利]同向环轭绕组极槽配合的单元电机

说明书

本发明提供了一种同向环轭绕组极槽配合的单元电机。该电机包括：定子铁心；M相绕组，每相绕组包括a个绕设在定子铁心轭部上的线圈，M和a分别为正整数，所有线圈具有相同的绕制方向；一个或两个转子，每个转子上设置有与绕组的一侧相对的多个磁体单元，且磁体单元的等效磁极朝向绕组；在a＝1的情况下，每个转子上磁体单元的数量设置为正偶数个；在a1的情况下，每相绕组的线圈相邻设置；每个转子上磁体单元的数量为2P，且P≠k1*M且为正整数，其中k1为不等于a正整数倍的正整数。本发明的方案对于绕组以及磁体的配合进行改进，保证电机正常运转，从而提高电机性能。

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是涉及一种同向环轭绕组极槽配合的单元电机。

背景技术

现有电机对性能要求不断提高，传统非直驱电机因存在中间传动机构，如齿条、丝杠、减速机等，造成了系统刚性、响应特性以及电机整体效率的降低。相比之下，直驱电机省去了中间传动环节，由电机直接驱动负载，具有结构精简、控制精度高以及损耗低的优势。直驱电机受安装空间限制，并且考虑到轻量化需求，因此对转矩密度要求较高。

绕组结构及极槽配合方式对电机的绕组系数及反电动势常数有较大的影响，通过改变绕组结构及极槽配合方式可有效实现电机转矩密度的提升。现有技术中公开了一些整数槽绕组以及分数槽绕组的连接方式。其中整数槽绕组的连接方式具有相对较高的反电动势常数，但整数槽绕组通常极对数较少，不利于转矩密度的提升。而分数槽绕组可实现更多的极对数，但其绕组系数相对偏低，会造成输出转矩的下降。

因此，现有技术的电机，特别对于直驱电机，转矩密度较小，性能提升存在技术难度。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种提高转矩密度的同向环轭绕组极槽配合的单元电机。

本发明的进一个目的是要在相同条件下提供更高的转矩输出能力。

本发明的另一个进一个目的是要使得绕组和磁体灵活搭配更加灵活，为低速大转矩应用领域提供优选的电机设计方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种同向环轭绕组极槽配合的单元电机，其特征在于包括：

定子铁心；

M相绕组，每相绕组包括a个线圈，线圈环绕于定子铁心的轭部，M和a 分别为正整数，M相绕组的所有线圈具有相同的绕制方向；

一个或两个转子，每个转子上设置有与线圈的一侧相对的多个磁体单元，且磁体单元的等效磁极朝向线圈；其中

在a＝1的情况下，每个转子上磁体单元的数量设置为正偶数个；

在a1的情况下，每相绕组的线圈相邻设置；每个转子上磁体单元的数量为2P，且P≠k1*M且为正整数，其中k1为不等于a正整数倍的正整数。

可选地，在a1的情况下，每相绕组的a个线圈串联连接，其首端分别位于定子铁心朝向一个转子的第一侧，末端分别位于定子铁心与第一侧相对的第二侧，上一线圈的末端连接下一线圈的首端，使得各相绕组的首端和其中各线圈的首端位于同一侧，各相绕组的末端和其中各线圈的末端位于同一侧；各相绕组均沿着绕组的首端或者沿着绕组的末端通入交流电。

可选地，在a＝1的情况下，当每个转子上磁体单元的数量为M的偶数倍时， M相绕组用于接入同相位的交流电，从而形成单相电机，当每个转子上磁体单元的数量不等于M的偶数倍的情况下，M相绕组分别用于接入多相交流电，从而形成多相电机，每相绕组在朝向一个转子的第一侧形成一条有效边；

在a1的情况下，M相绕组分别用于接入多相交流电，从而形成多相电机，每相绕组在朝向一个转子的第一侧形成连续的a条有效边。

可选地，M＝3，并且在单元电机作为多相电机的情况下，3相绕组分别用于接入三相交流电源中的一相；或者