[发明专利]一种单层叠绕组磁通切换无刷电机

权利要求书

1.一种单层叠绕组磁通切换无刷电机，其特征在于该无刷电机的电枢绕组(2)采用单层叠绕组连接方式，每个电枢绕组线圈横跨在多个定子铁心单元两侧的定子槽中，每个定子槽中只放置着属于同一相电枢绕组的线圈导体；电枢绕组(2)的电枢绕组线圈数量等于定子槽数的一半，不同相电枢绕组线圈之间有交叠；该单层叠绕组连接方式，不再仅限于传统集中式绕组连接方式的一个定子铁心单元对应一个电枢绕组线圈的固定结构，而是将电枢绕组线圈按照短距角最小原则放置其两个导体边，以获得最大节距因数，使得每相绕组的节距因数达到1，有效提高每相空载感应电势基波分量的幅值，从而提高转矩功率密度；m相单层叠绕组设计方法具体包括以下步骤：

1)首先根据电机定子槽数N_s和转子极数N_r确定相邻两个定子槽导体空载感应电势之间的电角度相位差α，公式如下：

依次画出N_s个槽导体空载感应电势所对应的星形相量图；

2)基于槽导体空载感应电势星形相量图，将空载感应电势相位相差180°电角度的两个槽导体连接成一个电枢绕组线圈的两个导体边，一共可以形成N_s/2个相互独立的电枢绕组线圈；

3)基于2)中所得N_s/2个电枢绕组线圈的空载感应电势星形图，将具有绕组互补性的两个电枢绕组线圈串联组成一个线圈组，由此一共形成N_s/4个线圈组，每个线圈组中的两个电枢绕组线圈空载感应电势的相位差为0°或180°电角度，因此线圈组空载感应电势基波分量的分布因数为1，并且单个电枢绕组线圈空载感应电势中的偶次谐波分量相互抵消，使得线圈组空载感应电势的谐波含量降低；以每相绕组空载感应电势最大化为原则，将N_s/4个线圈组中空载感应电势相位差最小的N_s/(4m)个线圈组连接成一相绕组，从而得到第一相电枢绕组线圈构成；如果不存在具有绕组互补性的线圈，则将N_s/2个线圈中空载感应电势相位差最小的N_s/(2m)个线圈连接组成一相绕组，从而得到第一相电枢绕组线圈构成；其中m是相数；

4)根据m相对称绕组中各相绕组之间的相位关系，即相邻两相绕组空载感应电势之间的相位差为2π/m，m≥3或者π/m，m＝2，依次确定其他m-1相电枢绕组线圈构成，从而得到m相对称电枢绕组的构成方式。