一种无刷直流电机定子绕线方法与流程

本发明涉及电机绕线领域，具体涉及一种无刷直流电机定子绕线方法。

背景技术

无刷直流电动机电枢铁心为了安放定子绕组必定存在齿和槽，由于齿槽的存在，引起气隙的不均匀，一个齿距内的磁通相对集中于齿部，使得气隙磁导不是常数。当转子旋转时，气隙磁场的贮能就发生变化，产生齿槽转矩，这个转矩是不变的，是由电机本身的物理结构所引起的，即使定子绕组中没有电流，这种转矩依然存在；它与转子位置有关，因而随着转子位置发生变化，就引起转矩脉动，齿槽转矩过大会使电机出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能，同时使电机产生振动和噪声，影响发电机的正常使用。在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位，传统降低齿槽转矩的方法有很多，例如转子斜极、转子偏心、闭口槽法等方式，但这些方式大多在工艺上存在难度或者有着较高的成本，这使得这些方法无法得到广泛的应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决齿槽转矩过大会使电机出现转速波动，不能平稳运行，影响电机的性能，同时使电机产生振动和噪声，影响发电机的正常使用的问题，本发明提供了一种无刷直流电机定子绕线方法，包括进线端以及出线端，进线端两两并联形成三相，u相端、v相端以及w相端，出线端采用星型接法，该定子绕组包括两组线圈，一组提供动力的主线圈，一组提供分力的辅线圈，主辅线圈并联连接，且都采用星型接法的技术方案，由于辅线圈提供了一个分力，从而有效削弱主线圈的固有转矩波动，减少波动的大小幅值，实现降低电机噪音和振动的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无刷直流电机定子绕线方法，包括进线端以及出线端，所述进线端两两并联形成三相，u相端、v相端以及w相端，所述出线端采用星型接法，该定子绕组包括两组线圈，一组提供动力的主线圈，一组提供分力的辅线圈，主辅线圈并联连接，且都采用星型接法。本设计方案提供了一种双层同心式绕法，并联两路，星型接法，主辅两组线圈的定子绕组设计，其中主线圈提供动力，辅线圈提供削减齿槽转矩的分力；以定子绕组形成磁极来区分，它属于庶极式绕组；以定子绕组的形状与嵌装布线方式区分他属于分布式绕组。它有效削弱主线圈的固有齿槽转矩，减少了电机的振动和噪音，有效解决了传统电机的齿槽转矩过大使电机出现转速波动，不能平稳运行，同时使电机产生振动和噪声，影响发电机的正常使用的问题。

具体的，所述u相端、v相端、以及w相端分别包括主线圈的u\v\w和辅线圈的u\v\w相端，主线圈的u相和辅线圈的u相并联，主线圈的v相和辅线圈的v相并联，主线圈的w相和辅线圈相并联。

具体的，主线圈为多匝线圈，每组匝数由定子线槽宽度和铜线规格决定，辅线圈为单匝线圈，主辅线圈的每相绕组均为等匝数绕组。副线圈的数量与分力大小成正比，辅线圈匝数越多，提供的削减齿槽转矩的分力越大。

具体的,主辅线圈采用相同规格铜线，所述辅线圈绕于两主线圈之间，其提供的削减齿槽转矩的分力与所述主线圈提供的主动力偏15度。

具体的，定子上设有12个线槽，其中，12个槽包括1槽、2槽、3槽、4槽、5槽、6槽、7槽、8槽、9槽、10槽、11槽、12槽，其中主线圈3路6个线头，辅线圈3路6个线头。

具体的，所述星型接法的接线方法具体步骤如下：

(1)主线从1槽进入，从2槽回，从4槽进入，从5槽回，从7槽进入，从8槽回，从9槽进入，从10槽出；

(2)主线从2槽进入，从3槽回，从5槽进入，从6槽回，从8槽进入，从9槽回，从10槽进入，从11槽出；

(3)主线从3槽进入，从4槽回，从6槽进入，从7槽回，从9槽进入，从10槽回，从11槽进入，从12槽出；

(4)辅线从1槽进入，从3槽回，从4槽进入，从6槽回，从7槽进入，从9槽回，从10槽进入，从12槽出；

(5)辅线从2槽进入，从4槽回，从5槽进入，从7槽回，从8槽进入，从10槽回，从11槽进入，从1槽出；

(6)辅线从3槽进入，从5槽回，从6槽进入，从8槽回，从9槽进入，从11槽回，从12槽进入，从2槽出。

具体的，主1槽进线端为u相，10槽出线端为公共端，主2槽进线端为v相，11槽出线端为公共端，主3槽进线端为w相，12槽出线端为公共端。

具体的，辅1槽进线端为u相，11槽出线端为公共端，辅2槽进线端为v相，12槽出线端为公共端，辅3槽进线端为w相，1槽出线端为公共端。辅线圈绕线方法是将传统电机的u、v、w相线圈重新划分为u-v，v-w，w-u相，将u-v，v-w，w-u看作为一个齿，辅线圈绕于两个主线圈之间，辅线圈提供的削减齿槽转矩分力与所述主线圈提供的主动力偏15度，抵消部分齿槽转矩，减少了电机的振动和噪音，保证电机平稳运行。

具体的，主1槽与辅1槽进线端并联连接，主10槽出线端与辅11槽出线端并联连接；主2槽与辅2槽进线端并联连接，主11槽出线端与辅12槽出线端并联连接；主3槽与辅3槽进线端并联连接，主12槽出线端与辅1槽出线端并联连接。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种无刷直流电机定子绕线方法，包括进线端以及出线端，所述进线端两两并联形成三相，u相端、v相端以及w相端，所述出线端采用星型接法，该定子绕组包括两组线圈，一组提供动力的主线圈，一组提供分力的辅线圈，主辅线圈并联连接，且都采用星型接法的技术方案，解决了因电机本身固有齿槽转矩过大导致电机出现转速波动，不能平稳运行，影响电机的性能，同时使电机产生振动和噪声，影响发电机的正常使用的问题，由于主线圈提供主要动力，辅线圈提供一个与主动力偏15度分力，从而抵消或者减少传统电机的齿槽转矩，因此达到了降低电机的振动和噪音的技术效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明主线圈绕线结构示意图；

图2是本发明辅线圈绕线结构示意图；

图3是本发明主辅两组线圈最终绕线结构示意图；

图4是本发明主线圈作用下磁瓦受力情况示意图；

图5是本发明辅线圈作用下磁瓦受力情况示意图；

图6是本发明主线圈作用下转矩波动仿真图；

图7是本发明主辅线圈共同作用下转矩波动仿真图；

备注：本发明所述星型接法即为y型接法；图4、图5中线圈上的箭头表示电流方向，图正上方箭头表示电机转动方向。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1：

如图3所示，一种无刷直流电机定子绕线方法，包括进线端以及出线端，进线端两两并联形成三相，u相端、v相端以及w相端，出线端采用星型接法，该定子绕组包括两组线圈，一组提供动力的主线圈，一组提供削减齿槽转矩的分力的辅线圈，主辅线圈并联连接，且都采用星型接法。u相端、v相端、以及w相端分别包括主线圈的u\v\w和辅线圈的u\v\w相端，主线圈的u相和辅线圈的u相并联，主线圈的v相和辅线圈的v相并联，主线圈的w相和辅线圈相并联。定子上设有12个线槽，其中，12个槽包括1槽、2槽、3槽、4槽、5槽、6槽、7槽、8槽、9槽、10槽、11槽、12槽，其中主线圈3路6个线头，辅线圈3路6个线头。主线圈为多匝线圈，每组匝数由定子线槽宽度和铜线规格决定，辅线圈为单匝线圈，主辅线圈的每相绕组均为等匝数绕组。主辅线圈采用相同规格铜线，辅线圈绕于两主线圈之间，其提供的削减齿槽转矩分力与所述主线圈提供的主动力偏15度。

星型接法的接线方法具体步骤如下：

(1)主线从1槽进入，从2槽回，从4槽进入，从5槽回，从7槽进入，从8槽回，从9槽进入，从10槽出；(2)主线从2槽进入，从3槽回，从5槽进入，从6槽回，从8槽进入，从9槽回，从10槽进入，从11槽出；(3)主线从3槽进入，从4槽回，从6槽进入，从7槽回，从9槽进入，从10槽回，从11槽进入，从12槽出；(4)辅线从1进入，从3槽回，从4槽进入，从6槽回，从7槽进入，从9槽回，从10槽进入，从12槽出；(5)辅线从2进入，从4槽回，从5槽进入，从7槽回，从8槽进入，从10槽回，从11槽进入，从1槽出；(6)辅线从3进入，从5槽回，从6槽进入，从8槽回，从9槽进入，从11槽回，从12槽进入，从2槽出。

主1槽进线端为u相，10槽出线端为公共端，主2槽进线端为v相，11槽出线端为公共端，主3槽进线端为w相，12槽出线端为公共端。辅1槽进线端为u相，11槽出线端为公共端，辅2槽进线端为v相，12槽出线端为公共端，辅3槽进线端为w相，1槽出线端为公共端。

主1槽与辅1槽进线端并联连接，主10槽出线端与辅11槽出线端并联连接；主2槽与辅2槽进线端并联连接，主11槽出线端与辅12槽出线端并联连接；主3槽与辅3槽进线端并联连接，主12槽出线端与辅1槽出线端并联连接。

本实施例软件仿真结果：如图6所示，仅一组主线圈作用时，转矩波动幅值为0.2n，增加一组辅线圈，两组线圈共同作用时，如图7所示，转矩波动幅值减少至0.1n，说明增加的这组线圈，电机旋转的时候，能够产生一个小的力的分量，这个分量降低或者削弱主线圈的固有转矩波动，减少波动的大小幅值，降低电机噪音和振动，使电机平稳运行。

本发明设计原理：

1.正弦分布磁场在导体中产生正弦波电动势；

2.用槽电势星型图分布保证三相绕组的感应电动势对称；

3.主线圈为驱动线圈，产生电机转动的主动力，辅线圈产生与主动力偏15度的分力，可以用来抵消由转子结构和定子齿槽结构决定的齿槽转矩，从而减少转矩波动，降低电机的振动和噪音。如图4所示，f为主线圈作用于磁瓦n的磁力，其为主线圈1的斥力与主线圈2的吸力之和，如图5所示，f’为辅线圈作用于磁瓦n的磁力，其与f偏15度，f’可以平衡抵消部分齿槽转矩。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。