一种高绕组系数&高槽满率的电机方案

更多，更及时的干货内容，请加我们的微信公众号：wc_dj8诚邀业内人士及机构向我们投稿，投稿有礼投稿邮箱：t...

电动机是家用电器、汽车和工业机器的基本组成部分之一，缩小尺寸、降低成本、提高效率、定向优化、提高生产效率是许多电机工程师孜孜不倦的追求。

现在大多数电机不是集中绕组定子就是分布绕组定子。集中绕组槽满率高，因为绕组缠绕在一个齿上，但其绕组节距为120度电角度，绕组系数为0.866。一个分数槽组合具有比0.866 高的绕组系数[1]，但是由于它具有比传统的槽组合定子更多的极数，在相邻转子磁体之间存在大的铁损和磁通泄漏的问题。分布绕组具有0.966~1.000绕组因数，因为其绕组的跨节距大于120度电角度，但是不同相的绕组在径向相互重叠，很难增加槽满率和降低绕组端部高度。为了解决这个问题，一些电机厂切开绕组，将它们插入定子槽中，然后再焊接在一起[2]。还有整体插入成型绕组 [3]。但是这些方法限制了每槽导体数，应用也很有限。

本文提出了一种具有高绕组系数和高槽满率的新型电机，并设计、评估了原理样机。亮点：电机具有新型分布绕组定子，定子是通过将分布绕组安装在带状定子芯中并将弯曲的定子的相对端连接在一起而制造。槽和齿的布置不同于传统的分布式绕组定子，将所有分布绕组安装在扁平带状定子铁芯中，而不分割绕组。该技术实现了在相同极数下更高的绕组系数，并且不受每槽导体数或槽形的限制。A.基本结构和制造方法

图1展示了该电机的基本结构和制造方法。 图1.(a)扁平带状的定子铁芯，图1(b)成品定子。定子的齿宽和跨距在旋转方向上不相等。有一些邻近绕组的在径向方向上不重叠。 如果将一个不重叠的绕组布置在扁平带状定子芯的端部，则可以卷绕分布绕组而不分割绕组。





该结构使扩大绕组节距至120度和绕组系数成为可能。而且这种制造方法也可以提高槽满系数、降低绕组端部高度、提高毛利率。

B.原理

接下来，我们将解释与正常的全距分布式绕组定子相比，决定这种定子齿宽度和排列的方法。图2 (a) 展示全距分布式绕组定子的一部分。一个齿的节距为60度电角度，每个绕组缠绕在三个齿上，因此其绕组节距为180度电角度，每相绕组彼此偏移120度电角，加上没有画出的一个不同相绕组，它们构成三相电机。在这种情况下，所有绕组在径向方向上彼此重叠，因此没有分开绕组的话不可能将绕组卷绕到平坦的带状定子铁心上。

图2. (b)展示出了一部分缩短节距绕组定子与图2.(a)具有相同定子齿数。在这种情况下，每个绕组节距为120度电角度，每个绕组相位偏移30度（一个超前，另一个后滞）。因此，它们的短节距系数为0.866 (=sin ( 120/2))，分布系数为0.866 (=cos(30))，绕组系数为两者的乘积0.750。

图2. (c)展示出所提议的布置方式。图2.(b)中没有绕线的中心齿被分成两部分，它们组成下一个齿。在这种情况下，每一个绕组节距是150度电角度，每一个绕组相位偏移15度（一个超前，另一个后滞）。因此他们短距节距系数为0.966（=sin ( 150/2)），分布系数为0.966 (=cos ( 15))，绕组系数是他们的乘积0.933。并且有一个点(spot)是不同的相位绕组在径向方向上不会相互重叠。



接下来，我们解释这种短距点的布置。图2.中的变形应用于两相绕组，其中一个绕组相位超前偏移，另一个绕组相位滞后偏移，所以如果短距点的数目是1，则三相绕组的幅值不同，他们的相位差不是120度电角度。为了确保三相绕组的平衡，每相应至少有一对超前绕组和滞后绕组。为了做到这一点，应该有三个短距点，并且它们的相位组合应该是相互不同的。







图4.展示了具有8极的电机例子。图2.(c)所示的变形应用于21槽8极的定子的机械角60度，机械角180度，机械角300度的位置。60度机械角位置与240度机械角位置的相位组合是相同的。它们处于相反的位置，因此转子和定子之间的径向力是平衡的。同样地，在180度机械角度的位置和300度机械角度位置的相位组合是相同的，相位组合在300度机械角度的位置和120度的机械角度的位置是一样的。因此确保了三相平衡和径向力平衡。而绕组幅值为0.933，因为有两个150度电角度的节距和15度电角度的超前绕组和两个150度电角度的节距和15度电角的滞后绕组。

C.有限元分析验证











A.原理样机介绍













B.评估结果

图8. 展示每个相在1000rpm下测得的反电动势。它展示三相幅值平衡和120度相互偏移相位。 图9.展示了样机电机的转矩-转速特性图。额定效率为76％。





C.与传统电机的比较







1、你去港澳浪，旺材来买单

2、冲片企业提升自己的品牌影响力的时候到了！

3、450份干货资料免费送（电子版），电机行业的人必收藏！

4、一个“电机企业抢到手软，钢厂、贸易、冲片行业争先入驻”的宝贝！




【免责声明】旺材电机公众号所转载仅供参考，发布本文之目的在于传播更多信息，并不意味着本公众号赞同或者否定本文部分以及全部观点或内容。旺材电机公众号对该资料或使用该资料所导致的结果概不承担任何责任。我们尊重原创者版权，除我们确实无法确认作者外，我们都会注明作者和来源。在此向原创者表示感谢。若涉及版权问题，请联系删除，谢谢。邮箱：wangcaixiaoer@maicai360.cn。

旺材头条知道你喜欢看什么，不信你试试看，快戳阅读原文！

↓↓↓

    关注 旺材电机