一种无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组结构的制作方法

本实用新型涉及一种绕组结构，尤其涉及一种无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组结构。

背景技术：

电机技术是现代工业技术的基础，绕组技术是电机技术的基础。

已有的绕组体系已经不能满足目前电机设计对髙性能的苛刻要求，现有绕组体系用于永磁电机需要斜槽、斜极、开辅助槽等特殊工艺解决齿槽力矩，既提高了生产加工难度，又降低了电机性能和效能。因此，研制开发一种不需要斜槽就可以有效消除齿槽力矩的绕组方案，是目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的弊端，提供一种无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组结构。

本实用新型所述无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组结构，所述绕组线圈分布于各槽内；

槽的数量由如下公式确定：Z＝(6K+2)*4+1，其中，Z为槽的数量，K为计算系数，K的取值范围为大于或等于1的正整数；4为绕组的线圈跨距；

磁极的数量由如下公式确定：2P＝6K+2，其中，2P为磁极的数量；

将U相绕组线圈的其中一边位于槽内上层的槽均标记为U，将V相绕组线圈的一边位于槽内上层的槽均标记为V，将W相绕组线圈的一边位于槽内上层的槽均标记为W；

以第一槽为U相绕组起点，以第四槽为V相绕组起点，以第七槽为W相绕组起点，则设置有绕组线圈的各槽按如下方式依次分布：

自第一槽起，有M1组的槽组合UUWVV，M2组的槽组合UWVV，M3组的槽组合UWWV，M4组的槽组合UUWV；且两个相邻槽内同相绕组线圈或者同一槽内同相绕组线圈的电流方向相同；

其中，M1＝Z-4*2P，M1为槽组合UUWVV的重复数量；

M2＝(2P+1)/3-1，M2为槽组合UWVV的重复数量；

M3＝(2P+1)/3，M3为槽组合UWWV的重复数量；

M4＝(2P+1)/3-1，M4为槽组合UUWV的重复数量。

本实用新型所述的无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组结构中，所述计算系数K的取值为1、或2、或3、或4、或5、或6、或7、或8、或9、或10、或11、或12、或13、或14、或15。

本实用新型所述的无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组结构中，先确定磁极数和槽数，再根据磁极数和槽数确定绕组结构。由于磁极数和槽数的最小公倍数等于磁极数和槽数的乘积，因此使齿槽力矩基波频率做到最高，可以有效降低直槽齿槽力矩波动的幅值，令采用直槽结构就可以使齿槽力矩降到极低值。

附图说明

图1为本实用新型所述无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组的U相绕组在各槽内的分布示意图；

图2为本实用新型所述无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组的三相绕组线圈在各槽的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

永磁直流无刷电机齿槽力矩的基波频率，等于磁极数和槽(即定子槽)数的最小公倍数。基波频率值越小，齿槽力矩越大；反之，基波频率值越大，齿槽力矩越小，那么，使磁极数和槽数的最小公倍数等于磁极数和槽数的乘积，将会使齿槽力矩基波频率做到最高，可以有效降低直槽齿槽力矩波动的幅值，令采用直槽结构就可以使齿槽力矩降到极低值。

本实用新型所述的无公约数奇数槽分数槽分布绕组的短距绕组结构，所述绕组线圈分布于各槽内。这里所述的短距绕组，即是指每极所占槽数小于绕组下线跨距的绕组。

槽(即定子槽)的数量由如下公式确定：Z＝(6K+2)*4+1，其中，Z为槽的数量，K为计算系数，K的取值范围为大于或等于1的正整数；4为绕组的线圈跨距。在实际生产中，所述计算系数K的取值可为1、或2、或3、或4、或5、或6、或7、或8、或9、或10、或11、或12、或13、或14、或15。

磁极的数量由如下公式确定：2P＝6K+2，其中，2P为磁极的数量；

将U相绕组线圈的其中一边位于槽内上层的槽均标记为U，将V相绕组线圈的一边位于槽内上层的槽均标记为V，将W相绕组线圈的一边位于槽内上层的槽均标记为W。那么，在后述见到标记为U的槽即可确定该槽内的上层为U相绕组线圈，同理，可通过槽的标记而确定槽内上层的绕组线圈是否为U相、或者V相、或者W相。

以第一槽为U相绕组起点，以第四槽为V相绕组起点，以第七槽为W相绕组起点，则设置有绕组线圈的各槽按如下方式依次分布：

自第一槽起，有M1组的槽组合UUWVV(也即前5个槽内上层的绕组线圈依次为U相、U相、W相、V相、V相，后述各个槽组合的理解方式与此相同)，M2组的槽组合UWVV，M3组的槽组合UWWV，M4组的槽组合UUWV；且两个相邻槽内同相绕组线圈或者同一槽内同相绕组线圈的电流方向相同；

其中，M1＝Z-4*2P，M1为槽组合UUWVV的重复数量；

M2＝(2P+1)/3-1，M2为槽组合UWVV的重复数量；

M3＝(2P+1)/3，M3为槽组合UWWV的重复数量；

M4＝(2P+1)/3-1，M4为槽组合UUWV的重复数量。

当计算系数K取值为1时，所述槽的数量Z的值为33，磁极的数量为8，那么，33槽8极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是264。相较于现有的9槽8极永磁直流无刷电机的极数和槽数，其最小公倍数是72；现有的48槽8极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是48；现有的72槽24极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是72，可以明显看出，本实用新型所提供的磁极数和槽数组合(即使是最小数量的)能明显提高基波频率，令转矩波动幅值明显减小。

当计算系数K取值为2时，所述槽的数量Z的值为57，磁极的数量为14，57槽14极永磁直流无刷电机的极数和槽数的最小公倍数是798，可以更加明显的提高基波频率，以降低齿槽力矩。

仍根据前述示例，以计算系数K取值为2时说明各绕组在槽内的分布情况。

本实用新型中，是将U相绕组线圈的其中一边位于槽内上层的槽均标记为U，将V相绕组线圈的一边位于槽内上层的槽均标记为V，将W相绕组线圈的一边位于槽内上层的槽均标记为W。

在具体绕制绕组线圈时，是以第一槽为U相绕组起点，以第四槽为V相绕组起点，以第七槽为W相绕组起点。那么，设置有绕组线圈的各槽按如下方式依次分布：

自第一槽起，有M1组的槽组合UUWVV，此时，根据M1＝Z-4*2P＝57-4*14＝1，可知有1组的槽组合UUWVV，即前5个槽内依次设置有U相绕组、U相绕组、W相绕组、V相绕组、V相绕组，且上述U相绕组、U相绕组、W相绕组、V相绕组、V相绕组的绕组线圈的其中一边分别位于前5个槽内的上层。由于本实用新型所涉及的绕组短距绕组的跨距为4，那么上述5个槽内的U相绕组、U相绕组、W相绕组、V相绕组、V相绕组的绕组线圈的另一边即分别位于第4槽、第5槽、第6槽、第7槽、第8槽内，且这些线圈的另一边位于各自槽内的下层。

同理，有M2组的槽组合UWVV，根据M2的计算公式可知有M2＝4，即有四组的槽组合UWVV，依次顺序分布于第6槽至第21槽。

同理，有M3组的槽组合UWWV，根据M3的计算公式可知有M3＝5，即有五组的槽组合UWWV，依次顺序分布于第22槽至41槽。

同理，有M4组的槽组合UUWV，根据M4的计算公式可知有M4＝4，即有四组的槽组合UUWV，依次顺序分布于第42槽至第57槽。

由此，可得出57个槽内绕组分布表，即如表1所示

表1

根据上述表1中记载的相序标记与对应槽数之间的关系，可以确定出各槽内的绕组分布情况。

其中，U相绕组线圈的其中一边处于各槽内的上层的槽有：1、2、6、10、14、18、22、26、30、34、38、42、43、46、47、50、51、54、55；对应的，根据绕组线圈跨距为4，可知U相绕组线圈的另一边依次分别处于下列各槽的下层：4、5、9、13、17、21、25、29、33、37、41、45、46、49、50、53、54、57、1。并由以上可得到U相绕组线圈如图1所示的在各槽内的分布图。从图1中可以看出，U相绕组线圈以第1槽为U相起点，即U相的电源线，可以视第1槽为电流入向，将引出到电机接线端子。U相绕组位于第1槽的线圈的一边处于第1槽的上层(用实线表示)，根据绕组线圈跨距为4，所述第1槽线圈的一边相对的另一边绕到第4槽，且位于第4槽的下层(用虚线表示)。需要说明的是，在同一槽内，不一定只有一相绕组线圈，完全可能存在另一相的绕组线圈。无论在同一槽内的绕组线圈是否为同一相，本实用新型中均要求位于同一槽内的同相绕组线圈的电流方向要一致，并且，进一步的要求位于相邻槽的同相绕组线圈的电流方向也要一致，并以此为标准在各槽内绕制绕组线圈。也就是说，在将各绕组线圈连接时只考虑电流方向，而不做首尾关系约定。

如图1所示，所述第1槽线圈的一边相对的另一边绕到第4槽，且位于第4槽的下层，其电流方向可视为出向。因第1槽、第2槽内绕制有连续的两个U相绕组线圈，故按先后顺序，绕组线圈的另一边自第4槽出来后又进入第2槽的上层。可以看出，相邻的第1槽和第2槽，同相绕组——U相绕组线圈的电流方向相同。自第2槽进来的U相绕组线圈的另一边自第5槽出来，且位于第5槽的下层。这样，对于第1槽、第2槽而言，U相绕组线圈均为入向；对于第4槽、第5槽而言，U相绕组线圈均为出向。自第5槽出来后，线圈应连接第6槽对应的线圈，但是，由于第5槽为出向，根据相邻两槽的同相绕组线圈的电流方向应该相同的原则，第6槽也应该为出向，于是，将第5槽的线头连接到第9槽，令第9槽为入向，再将线圈自第6槽返回。以此类推，直至将U相绕组线圈全部绕制完成为止。

同理，V相绕组线圈从第4槽开始绕制，第4槽的上层即为V相起点和电源线，引出连接至电机接线端子上。第7槽为W相起点和电源线，同样引出连接至电机接线端子上。至此，三相绕组线圈均绕制完毕，形成如图2所示的绕组分布图。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。