本申請(qǐng)涉及電機(jī)，特別涉及一種10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)。

背景技術(shù)：

1、五相電機(jī)是將三相電重新分解成五相電，在轉(zhuǎn)輪中分別引人五個(gè)定子電路，分別構(gòu)成五條微弱的磁場(chǎng)，可以大幅度提高電機(jī)的效率，降低噪音和振動(dòng)。相對(duì)于普通三相電機(jī)來(lái)說(shuō)，五相電機(jī)在承載負(fù)載時(shí)穩(wěn)定性較高，壽命也更長(zhǎng)。

2、五相電機(jī)在正逐漸被應(yīng)用于各種場(chǎng)合，特別是在重工業(yè)及高級(jí)機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，五相電壓、五相電機(jī)的電流會(huì)產(chǎn)生更加穩(wěn)定的電流和更強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩，從而使機(jī)器的性能更加優(yōu)異，工作效率更高。五相電機(jī)也逐漸在各種特殊場(chǎng)合中被廣泛應(yīng)用，如航空、軌道交通等領(lǐng)域。

3、現(xiàn)有的五相電機(jī)，存在著諸多不足，如只適合小型電機(jī)、單層繞組方案轉(zhuǎn)矩密度較低、繞組復(fù)雜不適于批量生產(chǎn)；而且，單層繞組影響電機(jī)的轉(zhuǎn)矩/功率密度和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，相較于傳統(tǒng)三相交流電機(jī)具有更高的繞組系數(shù)和更高的效率、更高的轉(zhuǎn)矩/功率密度。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，包括：電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，電機(jī)定子上繞設(shè)有五相繞組；電機(jī)定子包括10k個(gè)定子齒，其中，k為大于等于1的整數(shù)；各個(gè)定子齒之間通過(guò)定子軛相連接；相鄰的兩個(gè)定子齒之間設(shè)有定子槽，定子槽和定子齒的數(shù)量相等；定子槽采用雙層繞組的定子繞線方式，每個(gè)繞組嵌套在兩個(gè)定子槽中，且每個(gè)定子槽中含有兩個(gè)繞組的兩個(gè)邊。

3、在一些示例性實(shí)施例中，電機(jī)定子為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子鐵芯或內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子鐵芯；當(dāng)電機(jī)定子為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子鐵芯時(shí)，外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子鐵芯的定子軛位于鐵芯內(nèi)側(cè)，定子軛所合圍的孔用于放置轉(zhuǎn)子軸承，電機(jī)轉(zhuǎn)子合圍在所述定子齒外側(cè)；當(dāng)電機(jī)定子為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子鐵芯時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子鐵芯的定子軛位于鐵芯外側(cè)，電機(jī)轉(zhuǎn)子放置在由定子齒所合圍的孔中心。

4、在一些示例性實(shí)施例中，五相繞組為集中式五相繞組或分布式五相繞組。

5、在一些示例性實(shí)施例中，上述10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)還包括：與五相交流電機(jī)相配合的轉(zhuǎn)子磁極，轉(zhuǎn)子磁極的個(gè)數(shù)為10k±2或10k±4。

6、在一些示例性實(shí)施例中，根據(jù)五相繞組與各個(gè)定子槽、定子齒的繞制計(jì)算方法，將五相繞組繞設(shè)在所述電機(jī)定子上；其中，所述繞制計(jì)算方法，包括：首先，基于電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)，計(jì)算基本繞組單元數(shù)；然后，基于基本繞組單元數(shù)，計(jì)算每個(gè)基本繞組單元的槽數(shù)和每個(gè)基本繞組單元的極數(shù)；接下來(lái)，基于每個(gè)基本繞組單元的槽數(shù)和每個(gè)基本繞組單元的極數(shù)，列一個(gè)行數(shù)為5、列數(shù)為2k的表格；最后，將定子槽的編號(hào)填入表格中。

7、在一些示例性實(shí)施例中，基于電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)，計(jì)算基本繞組單元數(shù)，包括：基于電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)，計(jì)算每極每相槽數(shù)；基于每極每相槽數(shù)，計(jì)算基本繞組單元數(shù)；令電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)為p，其中，p等于5k±1或5k±2，則每極每相槽數(shù)通過(guò)式(1)計(jì)算：

8、

9、其中，q為每極每相槽數(shù)；a為小于q的最大整數(shù)；z由式(2)計(jì)算：

10、z＝2p(q-a)???????(2)

11、采用t表示基本繞組單元數(shù)，t為z和p的最大公約數(shù)；基本繞組單元數(shù)t表示電機(jī)繞組被劃分為t組在形態(tài)上彼此重復(fù)的繞組。

12、在一些示例性實(shí)施例中，基于基本繞組單元數(shù)，計(jì)算每個(gè)基本繞組單元的槽數(shù)和每個(gè)基本繞組單元的極數(shù)，包括：基于基本繞組單元數(shù)，采用式(3)計(jì)算每個(gè)基本繞組單元的槽數(shù)：

13、

14、其中，t為基本繞組單元數(shù)；nt為每個(gè)基本繞組單元的槽數(shù)；

15、基于基本繞組單元數(shù)，采用式(4)計(jì)算每個(gè)基本繞組單元的極對(duì)數(shù)：

16、

17、其中，p為電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)，p等于5k±1或5k±2；pt為每個(gè)基本繞組單元的極對(duì)數(shù)。

18、在一些示例性實(shí)施例中，將定子槽的編號(hào)填入表格中，包括以下步驟：步驟1：將1號(hào)槽填在表格中的第一行第一列，即(1,1)；然后在每一個(gè)基本繞組單元中按照從左至右、從上至下的順序，將下一槽編號(hào)跨過(guò)pt個(gè)單元格后填入新單元格中，即將第i號(hào)槽填在ipt+1號(hào)單元格內(nèi)；當(dāng)填到當(dāng)前基本繞組單元下每行最右側(cè)單元格后，則從當(dāng)前基本繞組單元下的新的一行開(kāi)始填入；按照先填滿一個(gè)基本繞組單元后再填下一個(gè)基本繞組單元的順序，將所有定子槽的編號(hào)填入表格單元格中；若有單元格已經(jīng)填入了其他槽編號(hào)，則循序填在最近的一個(gè)空單元格內(nèi)；步驟2：將表格每個(gè)基本繞組單元下的單元格分成左半部分和右半部分，左半部分為列，右半部分為列；其中，表示nt/10的值向上取整；保持左半部分不變，右半部分各行整體向上平移兩行，即右半部分第1行移動(dòng)至第4行，第2行移動(dòng)至第5行，第3行移動(dòng)至第1行，第4行移動(dòng)至第2行，第5行移動(dòng)至第3行；移動(dòng)后，每個(gè)定子槽的編號(hào)乘以-1，表示定子槽中線圈邊產(chǎn)生反向的電勢(shì)，所述定子槽中線圈邊為線圈邊；步驟3：形成五相電機(jī)繞組排布表；根據(jù)表格中每行的數(shù)據(jù)確定電機(jī)每相繞組所在的槽編號(hào)以及槽中線圈邊的走向。

19、在一些示例性實(shí)施例中，五相電機(jī)繞組排布表格中的編號(hào)代表每個(gè)線圈的線圈邊所處的定子槽編號(hào)，以及線圈邊所屬的電機(jī)相編號(hào)。

20、在一些示例性實(shí)施例中，在五相電機(jī)繞組排布表中，第1行中的定子槽中的線圈邊屬于五相電機(jī)a相的線圈，槽編號(hào)為正代表反電勢(shì)是正向，編號(hào)為負(fù)代表反電勢(shì)負(fù)向；第2行表格中的定子槽中的線圈邊屬于是五相電機(jī)b相的線圈；第3行中的定子槽中線圈邊屬于c相；第4行中的定子槽中線圈邊屬于d相；第5行中的定子槽中線圈邊屬于e相。

21、在一些示例性實(shí)施例中，若采用集中式繞組方案，所述五相電機(jī)繞組排布表中各個(gè)定子槽的編號(hào)均為所繞齒的齒編號(hào)。

22、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

23、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，包括：電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，電機(jī)定子上繞設(shè)有五相繞組；電機(jī)定子包括10k個(gè)定子齒，其中，k為大于等于1的整數(shù)；各個(gè)定子齒之間通過(guò)定子軛相連接；相鄰的兩個(gè)定子齒之間設(shè)有定子槽，定子槽和定子齒的數(shù)量相等；定子槽采用雙層繞組的定子繞線方式，每個(gè)繞組嵌套在兩個(gè)定子槽中，且每個(gè)定子槽中含有兩個(gè)繞組的兩個(gè)邊。本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N10k槽定子雙層繞組的五相交流電機(jī)，并基于該定子結(jié)構(gòu)，提出了轉(zhuǎn)子10k±2或10k±4個(gè)磁極的極槽配合下，定子的繞線方案。本申請(qǐng)所提出的定子結(jié)構(gòu)、電機(jī)極槽配合方案、繞組繞線方式等具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便大規(guī)模生產(chǎn)制造、轉(zhuǎn)矩/功率密度大的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)定子為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子鐵芯或內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)定子鐵芯；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，所述五相繞組為集中式五相繞組或分布式五相繞組。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，還包括：與五相交流電機(jī)相配合的轉(zhuǎn)子磁極，轉(zhuǎn)子磁極的個(gè)數(shù)為10k±2或10k±4。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，根據(jù)五相繞組與各個(gè)定子槽、定子齒的繞制計(jì)算方法，將五相繞組繞設(shè)在所述電機(jī)定子上；其中，所述繞制計(jì)算方法，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，基于電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)，計(jì)算基本繞組單元數(shù)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，基于基本繞組單元數(shù)，計(jì)算每個(gè)基本繞組單元的槽數(shù)和每個(gè)基本繞組單元的極數(shù)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，將定子槽的編號(hào)填入表格中，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，其特征在于，所述五相電機(jī)繞組排布表格中的編號(hào)代表每個(gè)線圈的線圈邊所處的定子槽編號(hào)，以及線圈邊所屬的電機(jī)相編號(hào)；

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的10k槽雙層繞組五相交流電機(jī)，若采用集中式繞組方案，所述五相電機(jī)繞組排布表中各個(gè)定子槽的編號(hào)均為所繞齒的齒編號(hào)。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種10K槽雙層繞組五相交流電機(jī)，包括：電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，電機(jī)定子上繞設(shè)有五相繞組；電機(jī)定子包括10K個(gè)定子齒，其中，K為大于等于1的整數(shù)；各個(gè)定子齒之間通過(guò)定子軛相連接；相鄰的兩個(gè)定子齒之間設(shè)有定子槽，定子槽和定子齒的數(shù)量相等；定子槽采用雙層繞組的定子繞線方式，每個(gè)繞組嵌套在兩個(gè)定子槽中，且每個(gè)定子槽中含有兩個(gè)繞組的兩個(gè)邊。本申請(qǐng)?zhí)峁┑?0K槽雙層繞組五相交流電機(jī)，相較于傳統(tǒng)三相交流電機(jī)具有更高的繞組系數(shù)和更高的效率、更高的轉(zhuǎn)矩/功率密度。

技術(shù)研發(fā)人員：孫天夫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9