一种模块化永磁同步电机

本发明涉及永磁同步电机的，具体而言，涉及一种模块化永磁同步电机。

背景技术：

1、永磁同步电动机(permanent mag-net synchronousmotor，pmsm)主要是由转子、端盖及定子等各部件组成，永磁同步电动机的定子结构与普通的感应电动机的结构非常相似，转子结构与异步电动机的最大不同是在转子上放有高质量的永磁体磁极，根据在转子上安放永磁体的位置的不同，永磁同步电动机通常被分为表面式转子结构和内置式转子结构。

2、中国专利公开号cn113659739b，公开了一种新型模块化电机定子，其沿圆周方向由相同的模块通过各自位于模块两端的部分冗余齿相互拼接构成，每个模块由若干个基本模块单元构成，在模块圆周方向的两端包含部分冗余齿，相邻模块的部分冗余齿拼接后形成一个完整的冗余齿，其上不缠绕线圈；每个基本模块单元包含若干个有效齿和位于圆周方向两端的部分冗余齿；整个定子包含的所有冗余齿数目为电机相数的整数倍，包含的线圈数目等于总的有效齿数目，总的齿数等于所有冗余齿和有效齿数目之和。

3、上述新型模块化电机定子虽然能够降低漏磁现象，但是在某些极槽配合下，电机的绕组连接复杂，以22极18槽集中绕组永磁电机为例，其齿槽转矩较低，但是其若采用基于每一相的模块化定子结构，其模块化数量较多且模块间的组装较为复杂，因此，有效降低模块化数量、减少电机的漏磁现象、并降低电机的制造难度，是亟需解决的问题。

4、中国专利公开号cn114050670a，公开了一种模块化定子结构，用于同极同槽永磁同步电机，模块化定子结构包括定子齿部和圆环状的定子轭部，所述定子轭部的内圆周面上沿圆周方向设置有若干装配槽，每个所述装配槽内可拆卸设置有一个所述定子齿部，所述同极同槽永磁同步电机采用不同的极槽配合，且每种极槽类型的槽距角不同，但所述槽距角均为均匀环布于定子轭部内圆周面上虚拟定位槽的槽夹角的整数倍，其中，所述虚拟定位槽的数量为同极同槽永磁同步电机的极对数与装配槽槽数的乘积。

5、上述模块化定子结构将定子铁芯轭部作为一个整体，来适应各种极槽配合，通过定子模块化结构降低装配配置难度，但是上述模块化定子结构由于将定子铁芯轭部作为整体，会导致定子铁芯的间隙过多，使得漏磁现象严重，并且实质上只是进行了模块化并未减少模块化数量，仍旧存在制造难度高的问题。

6、因此，由上述的新型模块化电机定子和模块化定子结构可知，目前的永磁同步电机仍旧存在漏磁现象严重、模块化数量较多、制造难度较高的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是：提供一种模块化永磁同步电机，能够减少漏磁现象、减少模块化数量并降低制造难度。

2、为解决上述问题，本发明提供一种模块化永磁同步电机，包括：

3、一转子铁芯，所述转子铁芯的外周壁上沿周向均匀设有多个永磁体；

4、六个定子模块，各所述定子模块均包括一圆环形轭部，各所述圆环形轭部沿所述转子铁芯的周向围绕于各所述永磁体的外部，相邻的两个所述圆环形轭部的侧壁之间固定连接以使各所述圆环形轭部拼合为圆环，每个所述圆环形轭部朝向所述转子铁芯的一端均沿所述转子铁芯的径向向内延伸有多个定子齿，各所述定子齿上分别缠绕有定子绕组；

5、各所述圆环形轭部的两个侧壁沿所述转子铁芯径向分别延伸出虚拟线并相交形成夹角，所述夹角为60°。

6、优选的，各所述定子齿的数量和各所述永磁体的极数的最大公因数为2。

7、优选的，每个所述定子模块上所有所述定子齿产生的磁动势合成矢量方向与所述定子模块沿所述转子铁芯径向的中心线方向相同。

8、优选的，当每个所述定子模块内各所述定子齿的数量为奇数时，针对每个所述定子模块的所有所述定子齿，其中一所述定子齿沿所述转子铁芯径向的第一中心线与所述定子模块沿所述转子铁芯径向的第二中心线相重合，其余各所述定子齿位于所述第二中心线的两侧并呈镜像对称分布，当每个所述定子模块内各所述定子齿的数量为偶数时，针对每个所述定子模块的所有所述定子齿，所有所述定子齿分别位于所述第二中心线的两侧并呈镜像对称分布。

9、优选的，各所述定子模块内的各所述定子齿沿所述转子铁芯的周向呈均匀分布或非均匀分布。

10、优选的，各所述定子绕组采用分数槽集中绕组的方式缠绕于对应的所述定子齿上。

11、优选的，每个所述定子齿所产生的的磁动势矢量角度如以下表达式所示：

12、

13、其中，

14、θele_i表示所述磁动势矢量角度；

15、p表示各所述永磁体的极数；

16、θmec_i表示第i个所述定子齿与预先标定的第一个所述定子齿之间的夹角。

17、优选的，各所述定子绕组分别对应a+相、a-相、b+相、b-相、c+相和c-相，对应a+相和a-相的各所述定子绕组以所述转子铁芯的圆心呈中心对称，对应b+相和b-相的各所述定子绕组以所述转子铁芯的圆心呈中心对称，对应c+相和c-相的各所述定子绕组以所述转子铁芯的圆心呈中心对称。

18、优选的，各所述定子绕组的相位按照逆时针方向的空间分布依次为a+相、c-相、b+相、a-相、c+相和b-相。

19、本发明具有以下有益效果：本发明中对定子结构进行模块化，将定子铁芯轭部拆分为多个圆环形轭部，使得各个圆环形轭部和其上的定子齿分别构成单独的定子模块，通过极槽配合和定子绕组的排布实现永磁同步电机模块化，降低模块化数量以降低制造难度，并且能够减小空隙来减少漏磁现象。

技术特征：

1.一种模块化永磁同步电机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的模块化永磁同步电机，其特征在于，各所述定子齿(5)的数量和各所述永磁体(2)的极数的最大公因数为2。

3.根据权利要求1所述的模块化永磁同步电机，其特征在于，每个所述定子模块(3)上所有所述定子齿(5)产生的磁动势合成矢量方向与所述定子模块(3)沿所述转子铁芯(1)径向的中心线方向相同。

4.根据权利要求1所述的模块化永磁同步电机，其特征在于，当每个所述定子模块(3)内各所述定子齿(5)的数量为奇数时，针对每个所述定子模块(3)的所有所述定子齿(5)，其中一所述定子齿(5)沿所述转子铁芯(1)径向的第一中心线与所述定子模块(3)沿所述转子铁芯(1)径向的第二中心线相重合，其余各所述定子齿(5)位于所述第二中心线的两侧并呈镜像对称分布，当每个所述定子模块(3)内各所述定子齿(5)的数量为偶数时，针对每个所述定子模块(3)的所有所述定子齿(5)，所有所述定子齿(5)分别位于所述第二中心线的两侧并呈镜像对称分布。

5.根据权利要求4所述的模块化永磁同步电机，其特征在于，各所述定子模块(3)内的各所述定子齿(5)沿所述转子铁芯(1)的周向呈均匀分布或非均匀分布。

6.根据权利要求1所述的模块化永磁同步电机，其特征在于，各所述定子绕组采用分数槽集中绕组的方式缠绕于对应的所述定子齿(5)上。

7.根据权利要求2所述的模块化永磁同步电机，其特征在于，每个所述定子齿(5)所产生的的磁动势矢量角度如以下表达式所示：

8.根据权利要求1所述的模块化永磁同步电机，其特征在于，各所述定子绕组分别对应a+相、a-相、b+相、b-相、c+相和c-相，对应a+相和a-相的各所述定子绕组以所述转子铁芯(1)的圆心呈中心对称，对应b+相和b-相的各所述定子绕组以所述转子铁芯(1)的圆心呈中心对称，对应c+相和c-相的各所述定子绕组以所述转子铁芯(1)的圆心呈中心对称。

9.根据权利要求8所述的模块化永磁同步电机，其特征在于，各所述定子绕组的相位按照逆时针方向的空间分布依次为a+相、c-相、b+相、a-相、c+相和b-相。

技术总结
本发明提供了一种模块化永磁同步电机，包括：转子铁芯，其外周壁上沿周向均匀设有多个永磁体；六个定子模块，各定子模块均包括圆环形轭部，各圆环形轭部沿转子铁芯的周向围绕于各永磁体的外部，相邻的两个圆环形轭部的侧壁之间固定连接以使各圆环形轭部拼合为圆环，每个圆环形轭部朝向转子铁芯的一端均沿径向向内延伸有多个定子齿，各定子齿上缠绕有定子绕组；各圆环形轭部的两个侧壁沿所述转子铁芯径向分别延伸出虚拟线并相交形成夹角，夹角为60°，各定子齿的数量和各永磁体的极数的最大公因数为2。有益效果是本发明能够实现永磁同步电机模块化低数量，降低制造难度。

技术研发人员：陈进华,杨九铜,杨桂林,张驰,周杰,乔海,孙贤备
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17