[发明专利]小型三相高性能方波永磁直流低速无刷电机

摘要

一种小型三相高性能方波永磁直流无刷低速电机，具有优化的新型电磁拓扑结构系列设计：其等效齿/槽数为奇数且为相数的整数倍，并具有转矩波动及磁阻定位转矩最小的最佳齿/槽与磁极数匹配关系；定子铁心为直槽、整体或分割式；绕组为分数槽、非重叠集中绕组，由单根或多根导线平排、密绕，按对称星形或三角形连接；轮毂式为直接驱动方式，无减速器结构。按本发明的电机，具有高能量效率、低转矩波动、低磁阻定位转矩、低损耗、低噪声、长寿命、重量轻、用材省、结构简单、低成本又易于以自动化方式大批量生产等优点，既可构成小功率电机，又可构成大功率电机，特别适宜用作电动车、洗衣机等各种需低速、大转矩、直接驱动场合的应用。

主权项

1、一种小型三相高性能方波永磁直流低速无刷电机，由转子与定子两大部分组成，电机定子与转子间为径向气隙、方波磁场；定子铁心为直槽，转子为直接驱动方式，无减速器结构；定子/电枢绕组为分数槽、非重叠集中绕组；其特征在于：电机的电磁拓扑结构——定子的等效齿数Z/等效槽数Q为奇数，且为相数的整数倍：Z(Q)＝3×(2m-1)，其中m为大于零的正整数，m＝1，2，3，......；等效齿数Z/等效槽数Q的优先选择范围：Z(Q)＝9-57，相应m＝2，3，......10；转子的等效磁极数：2p＝Z(Q)+(6n-5)，其中n只限于取n＝2/3，1，2，3；定子的等效齿数Z/等效槽数Q与转子的等效磁极数2p之间的最佳对应匹配关系为：当n＝2/3与n＝1时，等效磁极数2p应由与m≥2相应的齿数选取，当n＝2时，应由m≥5选取，当n＝3时，应由m≥8选取；定子铁心可为整体式或分割式；当定子铁心为分割式时，绕组可由单根导线绕制，也可由多根导线并绕在阻燃耐热塑料骨架上，按对称星形或三角形连接；永久磁铁材料为稀土永磁钕铁硼，径向充磁；当转子为外转子时，转子由环状导磁轭铁与表贴式片状永久磁铁组成，永磁片粘贴于环状导磁轭铁的内表面，依次以相反极性排列，相邻永磁片的极性排列为NSNS.....；片状永久磁铁优先为平板型，当转子设计方案选择的极数过少导致平板型永磁片与定子间形成的气隙显著偏离圆环形时，可将使用的平板形永磁片数量增加一倍，即每块平板形永磁片用两块相邻永磁片为同极性的代替，这样每块永磁片的宽度近似减小一倍，但等效磁极数2p不变，而相邻永磁片的极性排列变为NNSSNNSS......；当定子铁心直径较大而设计方案仍需选择较少的齿数时，可将定子的实际齿数扩大为等效齿数的k倍，同时将定子上相邻的k个齿上的各绕组线圈通过串联或并联连接后仍作为原单齿上的一个绕组，使定子的等效齿数仍为Z。