[发明专利]一种集中绕组电机、发电机及电动机

说明书

技术领域

本发明涉及集中绕组的永磁电机，具体涉及一种集中绕组电机、发电机及电动机。

背景技术

永磁电机的转子一般采用稀土永磁体，例如钕铁硼永磁体。稀土永磁体材料正越来越稀缺，价格越来越贵，因此必需减少永磁体的用量和提高永磁体的利用率。

集中绕组的永磁电机可以明显地提高永磁电机的力能指标，例如：绕组利用率、效率、功率体积比、力矩体积比等，以及改善电机制造工艺。

然而，定位力矩偏大仍然是集中绕组永磁电机的问题，较优的磁极数与齿槽数配合可以抑制定位力矩，从而使集中绕组永磁电机的可选方案非常少。发明专利ZL200780009121.0，提出一种大、中、小齿定子结构来抑制定位力矩；ZL200920204762.8提出较优的磁极数与大、小齿的齿槽数配合来抑制定位力矩；这类方法的定子冲片必需采用拼块结构，拼块绕线后，再组装成定子体，或者把小齿取下后绕线，再把小齿组装上去。这些方法都无法实现直接全自动绕线，增加了工艺成本和工艺误差带来的风险。

集中绕组的永磁电机与传统分布绕组的永磁电机比，定子的齿槽数至少少了3倍，也即，集中绕组永磁电机的槽数少而且槽距很大，可简化电机制造工艺，但也因此使得集中绕组永磁电机失去了采用斜一个槽距来有效抑制定位力矩的可能，因为集中绕组永磁电机斜一个槽距的机械角度和电角度都实在太大了。因此传统分布绕组永磁电机抑制定位力矩的最有效措施，集中绕组永磁电机不能采用，集中绕组永磁电机定位力矩偏大仍然是个大问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种集中绕组电机、发电机及电动机，其采用间贴式磁钢，节省了材料，利用磁钢间隙和槽口间隙的数值优化配合来提高定位力矩频率，抑制定位力矩幅值，且通过采用高次波形的定子气隙表面，进一步提高定位力矩频率，达到均化气隙磁阻，抑制定位力矩的目的。

本发明提供一种集中绕组电机，其转子轭上贴有间距为Sm的2P块N、S极性相间分布的磁钢，定子铁芯设有Z个槽和Z个定子齿，所述集中绕组电机的两个相邻定子齿之间的槽口宽度Sc与两块相邻磁钢的间距Sm的尺寸，满足约束关系：Sm/Sc=（0.83～1.3）；所述磁钢的宽度τm与极距τ之比，满足约束关系：τm/τ≥(0.75～0.9)，其中极距τ=360°/2P，P是电机的磁极对数；所述定子铁芯的定子齿的气隙表面，呈凸—凹—凸，双凸波浪形或呈凸—凹—凸—凹—凸，三凸波浪形。

根据本发明的集中绕组电机，所述电机为内转子集中绕组电机或外转子集中绕组电机。

根据本发明的集中绕组电机，电机极数2P=10，槽数Z=12，定子铁芯的定子齿的气隙表面，呈凸—凹—凸，双凸正弦波波形，正弦波的幅值是电机最小气隙长度δ的0.3～1.5倍。

根据本发明的集中绕组电机，电机极数2P=10，槽数Z=12，定子铁芯的定子齿的气隙表面，呈凸—凹—凸—凹—凸，三凸正弦波波形，正弦波的幅值是电机最小气隙长度δ的0.3～1.5倍。

根据本发明的集中绕组电机，电机极数2P=40，槽数Z=36，定子铁芯的定子齿的气隙表面，呈凸—凹—凸，双凸正弦波波形，正弦波的幅值是电机最小气隙长度δ的0.3～1.5倍。

根据本发明的集中绕组电机，电机极数2P=40，槽数Z=36，定子铁芯的定子齿的气隙表面，呈凸-凹-凸-凹-凸，三凸正弦波波形，正弦波的幅值是电机最小气隙长度δ的0.3～1.5倍。

根据本发明的集中绕组电机，电机极数2P=16，槽数Z=18，定子铁芯的定子齿的气隙表面，呈凸—凹—凸—凹—凸，三凸正弦波波形，正弦波的幅值是电机最小气隙长度δ的0.3～1.5倍。

本发明还提供一种发电机，其转子轭上贴有间距为Sm的2P块N、S极性相间分布的磁钢，定子铁芯设有Z个槽和Z个定子齿，所述发电机的两个相邻定子齿之间的槽口宽度Sc与两块相邻磁钢的间距Sm的尺寸，满足约束关系：Sm/Sc=（0.83～1.3）；所述磁钢的宽度τm与极距τ之比，满足约束关系：τm/τ≥(0.75～0.9)，其中极距τ=360°/2P，P是电机的磁极对数；所述定子铁芯的定子齿的气隙表面，呈凸—凹—凸，双凸波浪形或呈凸—凹—凸—凹—凸，三凸波浪形。

根据本发明的发电机，所述发电机为内转子集中绕组发电机或外转子集中绕组发电机。