一种电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种直流电动机，特别是一种电励磁无刷直流电动机。
【背景技术】
[0002]电励磁无刷直流电机可以通过调节外加励磁电流的大小，调节电动机的输出转矩和速度高低，使电动机的外特性符合电动汽车的负载特性，既可以在低速时输出大转矩，又可以具有较高的转速。这种电机省去了价格昂贵的稀土永久磁钢，成本将有显著的降低，可靠性有所提高，可以适用于温度较高的场所。电励磁无刷直流电机具有良好的调速性能，将成为未来电动汽车领域的首选电机。
[0003]为了使无刷直流电机具有高转矩特性，无刷直流电机的磁场波形必须为梯形波(也称矩形波)，无刷直流电机通常采用60度一换向，每相绕组的连续导通时间为120度电角度，这就要求转子励磁磁场梯形波的上边宽度达到120电角度。在现有电机行业中，以转子励磁结构的电机均是以产生正旋波磁场为目的的转子结构，转子励磁槽型均采用传统的对称槽结构，槽口在槽的中心线上，槽口距磁极中心距离较近，且每极励磁槽数较多，励磁槽按能产生正旋波磁场的要求分布，以使励磁磁场形成沿磁极表面近似正旋分布的磁场波形，在磁极中心的磁场最强。如果电励磁无刷直流电机采用这种对称槽结构，槽口处于槽的中心线位置，两励磁线圈槽中间所形成的磁极宽度小，所产生的磁场宽度小，很难满足磁场梯形波上边宽度达到120电角度的要求，无法保证电励磁无刷直流电机具有好的性能。
【发明内容】
[0004]本发明的技术解决问题是:为电励磁无刷直流电机提供一种特殊转子结构，具体说提供一种励磁绕组槽型及布置方案，该方案可以满足所产生的转子磁场波形上边宽度达到120电角度的要求。
[0005]本发明的技术解决方案是:电励磁无刷直流电机通常转速较高，凸极转子结构绕组容易甩出，可靠性较差，不适宜采用，因此以隐极转子结构较好。根据电励磁无刷直流电机的极数要求，在每极的中心线两侧对称布置励磁绕组，为了使励磁绕组能够闭合绕制，每极励磁槽数必须是双数。为了使励磁磁场波形为梯形波，励磁绕组槽特别是槽口的位置尽量远离磁极的极中心线，即磁绕组槽尽量靠近磁极的边缘处，并将槽型设计成不对称槽结构，槽口不在槽中心线上，而是偏向磁极边缘。
[0006]本发明的原理是:将转子励磁绕组槽开成不对称结构，并使励磁槽远离每极的磁极中心、偏向磁极边缘，同时每个励磁槽的槽口偏离本身的槽中心线，槽口偏向磁极边缘的一侧，使每极两侧槽口间的距离尽量大，以保证每极两侧槽口间的弧长宽度大于整个磁极表面弧长的三分之二，使磁力线通过转子磁极的宽度占整个磁极表面宽度的三分之二以上，这样就可以保证转子励磁绕组产生的磁场具有电机所需要的梯形波磁场，并使磁场梯形波的上边宽度大于120电角度。
[0007]本发明与现有技术相比的优点在于:可以满足转子绕组产生的磁场具有电机所需要的梯形波磁场，并使磁场梯形波的上边宽度大于120电角度。用本发明生产制造的电励磁无刷直流电机能够实现梯形波磁场，可保证电励磁无刷直流电机具有良好的性能。
【附图说明】
[0008]图1为本发明所述的一种电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构示意图。
[0009]图2为本发明所述的一种电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构每极4槽的示意图。
【具体实施方式】
[0010]本发明所述的一种电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构，如图1所示，在转子铁芯上冲制或加工励磁绕组槽，每极的励磁绕组槽对称分布在磁极中心线两侧，励磁槽尽量偏离磁极中心，靠近磁极边缘。而每个励磁绕组槽本身为不对称结构，其槽口偏离槽中心线，偏向磁极边缘的一侧。在励磁绕组槽中布置励磁绕组，当槽中的励磁绕组通有励磁电流时，磁力线将通过每极励磁绕组槽之间的磁极表面，将在转子表面形成N极、S极交替分布的磁场。转子磁极由良性导磁材料制成，可以认为在每极的两槽口中间所形成的磁极表面为等磁位面，这样在励磁槽以及励磁槽口偏向磁极边缘后，将加大磁力线通路的宽度，这样所形成的磁场波形宽度增大，使磁场波形为梯形波，且上边宽度大于120电角度。
[0011]图1所示为6极电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构，每极2个励磁槽，2个励磁槽安放1联励磁绕组，整个转子共12个励磁槽，共有6个励磁绕组。当励磁绕组通电后在整个电机转子表面产生6个磁极，有3个N极和3个S极，N极与S极交替均勾分布。本发明也可延伸使用于2极、4极、8极等其他极数的电机，励磁槽分布原理及槽型结构原则上与6极电机相同。
[0012]图1所示为每极只有1联励磁绕组的转子槽方案，在每极的磁极中心线的两侧各有1个励磁槽，每极由2个励磁绕组槽，由于槽数少这种结构较易形成梯形波磁场，磁力线磁路宽度较容易达到120电角度。
[0013]图2为每极2联励磁绕组示意图，每极4个励磁绕组槽，形成双联绕组，6极电机共有24个槽，6个双联励磁绕组。在每极的磁极中心线两侧对称布置励磁绕组槽，每侧各有2个励磁绕组槽，靠近磁极中心的是内槽，靠近磁极边缘的叫外槽，内槽外槽均要靠近磁极边缘。内槽采用不对称槽结构，槽口偏向磁极边缘，使每极两内槽的槽口间的距离大于磁极表面的三分之二。内槽外槽之间的距离尽量小，使外槽所产生的磁力线尽量通过两内槽之间所形成的磁极中心处三分之二的路径。为保证磁路宽度，内槽采用不对称槽结构，外槽可以采用不对称槽结构，也可以采用对称槽结构。
[0014]本发明也可以使用于每极3联及3联以上的励磁绕组，励磁绕组槽数是励磁绕组联数的2倍，每极的励磁绕组槽数越多，越难以保证磁场梯形波的上边宽度大于120电角度，一般情况下每极的励磁绕组槽数不超过4个，即每极的励磁绕组联数不超过2个。
[0015]转子铁芯必须用导磁性能良好的材料制成，推荐使用A3钢板或硅钢片冲制叠压
ΟΤΙ D
【主权项】
1.一种电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构，每极的励磁绕组槽对称分布在磁极中心两侧，其特征在于:励磁绕组槽特别是槽口的位置尽量远离磁极的极中心线，即励磁绕组槽靠近磁极的边缘处，槽型为不对称槽结构，槽口不在槽中心线上，而是偏向磁极边缘，使两槽口之间的距离大于磁极表面的三分之二。2.根据权利要求1所述的一种电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构，其特征在于:当每极有4个励磁绕组槽时，内槽外槽均要靠近磁极边缘，内槽采用不对称槽结构，槽口偏向磁极边缘，使两内槽的槽口之间的距离大于磁极表面的三分之二；内槽外槽之间的距离尽量小，使外槽所产生的磁力线尽量通过两内槽之间所形成的磁极中心处三分之二的路径。3.根据权利要求1所述的一种电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构，其特征在于:转子铁芯必须用导磁性能良好的材料制成，推荐使用A3钢板或电工硅钢片冲制叠压而成。
【专利摘要】一种电励磁无刷直流电机不对称槽转子结构。无刷直流电机的励磁可以通过调节外加励磁电流的大小，调节电动机的输出转矩和速度高低，既可以在低速时输出大转矩，又可以具有较高的转速，是电动汽车理想的驱动电机。无刷直流电机的磁场波形必须为梯形波(也称矩形波)，且要求磁场梯形波的上边宽度要达到120电角度。传统的对称槽转子结构，槽口在槽的中心线上，槽口距磁极中心距离较近，所产生的磁场宽度小，很难满足磁场梯形波上边宽度达到120电角度的要求。本发明将转子励磁绕组槽靠近磁极边缘，并加工成不对称结构，槽口不在槽中心线上，而是偏向磁极边缘，保证转子励磁绕组产生的磁场具有电机所需要的梯形波磁场，并使磁场梯形波的上边宽度大于120电角度，可保证电励磁无刷直流电机具有良好的性能。
【IPC分类】H02K1/26, H02K29/00
【公开号】CN105471214
【申请号】CN201410486732
【发明人】马力
【申请人】马力
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月16日