电动车及18槽10极三相永磁无刷电机论文和设计-郭宝华

全文摘要

本实用新型涉及一种电动车及18槽10极三相永磁无刷电机。该18槽10极三相永磁无刷电机包括定子和转子，定子上沿周向间隔设有18个绕组槽，转子为10极结构，18槽10极三相永磁无刷电机还包括由A、B、C三相线绕制成的18个绕组线圈，每个绕组线圈对应定子上的一个绕组槽，绕组线圈的绕组形式为集中式绕组。该18槽10极三相永磁无刷电机的定子采用18槽结构，转子采用10极结构，定子槽数和转子极数最小公倍数为90，极大地降低齿槽转矩，集中式绕组缩短了电机轴向尺寸，从而缩小电机的体积，空间上绕组相互独立，不存在端部交叉重叠现象，绕组间没有互感，提高电机的容错能力，延长电机的使用寿命，符合电动汽车用驱动电机高效节能、体积小的要求。

主设计要求

1.18槽10极三相永磁无刷电机，包括定子和转子，其特征在于：所述定子上沿周向间隔设有18个绕组槽，所述转子为10极结构，所述18槽10极三相永磁无刷电机还包括由A、B、C三相线绕制成的18个绕组线圈，每个绕组线圈对应定子上的一个绕组槽。

设计方案

2.根据权利要求1所述的18槽10极三相永磁无刷电机，其特征在于：所述绕组线圈的绕组形式为集中式绕组。

3.根据权利要求1所述的18槽10极三相永磁无刷电机，其特征在于：所述A相、B相、C相绕组各相带沿定子周向均布，各相绕组线圈沿定子的周向以ABABAB、CBCACA、BABCABC的方式连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的18槽10极三相永磁无刷电机，其特征在于：所述绕组线圈为左右并列的双层叠绕结构。

5.根据权利要求1或2或3所述的18槽10极三相永磁无刷电机，其特征在于：所述转子的外周面上沿周向间隔设有10个梯形槽，梯形槽内镶嵌有N.S极磁钢形成10极结构。

6.电动车，包括18槽10极三相永磁无刷电机，所述18槽10极三相永磁无刷电机包括定子和转子，其特征在于：所述定子上沿周向间隔设有18个绕组槽，所述转子为10极结构，所述18槽10极三相永磁无刷电机还包括由A、B、C三相线绕制成的18个绕组线圈，每个绕组线圈对应定子上的一个绕组槽。

7.根据权利要求6所述的电动车，其特征在于：所述绕组线圈的绕组形式为集中式绕组。

8.根据权利要求6所述的电动车，其特征在于：所述A相、B相、C相绕组各相带沿定子周向均布，各相绕组线圈沿定子的周向以ABABAB、CBCACA、BABCABC的方式连接。

9.根据权利要求6或7或8所述的电动车，其特征在于：所述绕组线圈为左右并列的双层叠绕结构。

10.根据权利要求6或7或8所述的电动车，其特征在于：所述转子的外周面上沿周向间隔设有10个梯形槽，梯形槽内镶嵌有N.S极磁钢形成10极结构。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电动车及18槽10极三相永磁无刷电机。

背景技术

随着电动车汽车科技的迅猛发展，电动车以其噪音低、零排放等优点受到人们的青睐。电动车驱动使用的永磁无刷电机，包括定子和转子，定子和转子的绕组方式和齿槽转矩决定着永磁无刷电机的整体性能。经查阅相关文献资料得知，q=Z\/2p.m [Z---定子槽数m，P---极对数， m----相数]，q为整数即为整数槽绕组，q为分数即为分数槽绕组。齿槽转矩是产生电磁震动和电磁噪音的根源之一，齿槽转矩是转子转动时永磁体磁场和定子齿部的相互作用产生的，当转子永磁体与定子齿部相遇或分开时，其附近磁场发生变化，使得永磁体和定子齿部之间气隙的磁共能发生改变，磁共能的改变产生齿槽转矩（齿槽转矩的大小与定子槽数和转子磁极数的最小公倍数成反比）。

目前，电动车使用的永磁无刷电机的大多采用整数槽、分布式绕组，体积较大，电机容错能力低，整数槽、分布式绕组的端部较长，而端部又是不做功部分，造成铜线的利用率偏，端部各相相互交叉、重叠排列，各相之间绝缘处理比较困难，各相之间存在互感，容易造成相间击穿的问题；另外，转子上镶嵌有与定子级数相对应的N.S极性钢圈，转子磁钢级数与定子级数相等或接近，会产生较大的齿槽转矩，转速低时更加明显。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种体积小，结构简单，整体性能高、齿槽转矩小、噪音低、振动小的18槽10极三相永磁无刷电机；本实用新型的目的还在于提供一种电动车。

本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机采用如下技术方案：该18槽10极三相永磁无刷电机包括定子和转子，所述定子上沿周向间隔设有18个绕组槽，所述转子为10极结构，所述18槽10极三相永磁无刷电机还包括由A、B、C三相线绕制成的18个绕组线圈，每个绕组线圈对应定子上的一个绕组槽。

进一步地，所述绕组线圈的绕组形式为集中式绕组。

进一步地，所述A相、B相、C相绕组各相带沿定子周向均布，各相绕组线圈沿定子的周向以ABABAB、CBCACA、BABCABC的方式连接。

进一步地，所述绕组线圈为左右并列的双层叠绕结构。

进一步地，所述转子的外周面上沿周向间隔设有10个梯形槽，梯形槽内镶嵌有N.S极磁钢形成10极结构。

本实用新型的有益效果是：该18槽10极三相永磁无刷电机的定子采用18槽结构，转子采用10极结构，定子槽数和转子极数最小公倍数为90，极大的降低齿槽转矩，并且该18槽10极三相永磁无刷电机采用集中式绕组，电机轴向尺寸缩短，从而缩小电机的体积，制造更加方便，降低冲裁模具的制造成本，提高硅钢片板材的利用率，集中式分数槽绕组，空间上绕组相互独立，不存在端部交叉重叠现象，能提高槽满率，绕组间没有互感，提高了电机的容错能力，提高电机的整体性能和效率，延长电机的使用寿命，符合电动汽车用驱动电机高效节能、体积小的要求。

本实用新型电动车采用如下技术方案：该电动车包括18槽10极三相永磁无刷电机，所述18槽10极三相永磁无刷电机包括定子和转子，所述定子上沿周向间隔设有18个绕组槽，所述转子为10极结构，所述18槽10极三相永磁无刷电机还包括由A、B、C三相线绕制成的18个绕组线圈，每个绕组线圈对应定子上的一个绕组槽。

进一步地，所述绕组线圈的绕组形式为集中式绕组。

进一步地，所述A相、B相、C相绕组各相带沿定子周向均布，各相绕组线圈沿定子的周向以ABABAB、CBCACA、BABCABC的方式连接。

进一步地，所述绕组线圈为左右并列的双层叠绕结构。

进一步地，所述转子的外周面上沿周向间隔设有10个梯形槽，梯形槽内镶嵌有N.S极磁钢形成10极结构。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的定子的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的转子的结构示意图；

图4为图3的左视图；

图5为本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的定子绕组的结构示意图；

图6为图5展开后各极相的连接方式的结构的示意图；

图7为本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机与30槽10极永磁无刷电机有限元仿真对比分析图；

图8为本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例2的结构示意图；

图9为本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例3的结构示意图；

图10为本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例4的结构示意图；

图11为本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例5的结构示意图。

附图标记说明：1.定子；2.绕组槽；3.扣片槽；4.转子；5.梯形槽；6.转轴；7.内嵌式瓦型槽；8.内嵌式一字槽；9.内嵌式V型槽；10.组合槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例1，如图1至图6所示，该18槽10极三相永磁无刷电机包括定子1和转子4，转子4为10极结构，定子1上沿周向间隔设有18个绕组槽2，18槽10极三相永磁无刷电机还包括由A、B、C三相线绕制成的18个绕组线圈，每个绕组线圈对应定子1上的一个绕组槽2，绕组线圈的绕组形式为集中式绕组。绕组槽2内线圈为左右并列双层结构，漆包铜线按定子1齿部尺寸（线圈周长大于齿部周长1厘米左右，也可以将绕组绕制到磁极上）绕制成电机所需要的18个线圈，依次将线圈放入绕组槽2内。

在本实施例中，定子1由多片硅钢片冲压后叠装，再由多个扣片槽3内的扣片固定或焊接而成，成型的定子1具有定子轭部和定子齿部；转子4由多片硅钢片冲压后叠装而成，转子4中间开有轴孔，轴孔内穿设有转轴6，转轴6的两端安装有轴承，转子4的外周面上沿周向间隔开设有10个梯形槽5，相邻的梯形槽5之间形成转子4齿部，梯形槽5内镶嵌有五对N.S极的瓦型磁钢。

在本实施例中，绕组槽2内线圈为左右并列的双层叠绕结构，漆包铜线按定子齿部尺寸（线圈周长大于齿部周长1厘米左右，也可以将绕组绕制到磁极上）绕制成电机所需要的18个线圈，依次将线圈放入绕组槽2内。这种双层叠绕结构的线圈绕组与定子电枢的磁极紧密的结合，绕组产生的热量能更快的传递给定子电枢，定子电枢通过冷却液将热量带走，降低了线圈绕组与定子电枢之间的温差，提高了永磁电机的过载能力。

在本实施例中，A相、B相、C相绕组各相带之间沿定子周向均布，相带之间的夹角为120°，定子绕组槽2内各相绕组线圈沿定子的周向以ABABAB、CBCACA、BABCABC的方式连接，将定子上的18个绕组槽按照1至18编号，各相线圈的连接方式如下：

A相线圈绕组（如图5至图6）占有槽数为（1-2，3-4，5-6）（10-11，12-13，14-15），每个极相之间的连接方式为（按逆时针）：设定为跨距槽1和槽2的线圈为极相组为A1，设定槽2的连接线为A1相引出线“A”，槽1的连接线与槽3的A2绕组连接，A2的槽4与A3的槽6连接，A3的槽5与A4的槽10连接，A4的槽11与A5的槽13连接，A5的槽12与A6的槽14连接，A6槽15为A相引出线X。

B相线圈绕组（如图5至图6）占有槽数为（4-5，6-7，8-9）（13-14，15-16，17-18），每个极相组的连接方式为（按逆时针）：根据120°相带分布，设定跨距槽13到槽14的线圈为B相极相组B1，槽14的连接线为B相引出线“B”，槽13连接线与槽15的B2绕组连接，B2的槽16与B3的槽18连接，B3的槽17与B4的槽4连接，B4的槽5与B5的槽7连接，B5的槽6与B6的槽8连接，B6槽9为B相引出线Y。

C相线圈绕组（如图5至图6）占有槽数：（7-8，9-10，11-12）(16-17，18-1，2-3)，每个极相组的连接方式为（按逆时针）：根据120°相带分布，设定跨距槽7到槽8的线圈为C1，槽8的连接线为C的相引出线“C”，槽7连接线与C2的槽9绕组连接，C2的槽10与C3的槽12连接，C3的槽11与C4的槽16连接，C4的槽17与C5的槽1连接，C5的槽18与C6的槽2连接，C6槽3为C相引出线Z。

2台25kW电机，定子1转子4尺寸、磁钢尺寸都一致，分别采用上述18槽10极三相永磁无刷电机和30槽10极永磁无刷电机，经有限元仿真对比分析，如图7所示，30槽10极永磁无刷电机的齿槽转矩为2.02N.m。18槽10极三相永磁无刷电机齿槽转矩为0.233N.m，电机效率达到95.4%。

上述18槽10极三相永磁无刷电机的定子采用18槽结构，转子4采用10极结构，定子槽数和转子4极数最小公倍数为90，极大的降低齿槽转矩，并且该18槽10极三相永磁无刷电机采用集中式绕组，电机轴向尺寸缩短，从而缩小电机的体积，制造更加方便，降低冲裁模具的制造成本，提高硅钢片板材的利用率；上述18槽10极三相永磁无刷电机采用集中式分数槽绕组，空间上绕组相互独立，不存在端部交叉重叠现象，能提高槽满率，绕组间没有互感，提高电机的容错能力，提高电机的整体性能和效率，延长电机的使用寿命，符合电动汽车用驱动电机高效节能、体积小的要求。

本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例2，与实施例1的不同之处在于，转子4也可以为采用如8图所示的结构形式，转子7上沿周向间隔设有10个内嵌式瓦型槽7，在内嵌式瓦型槽7内镶嵌瓦型磁钢；

本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例3，与实施例1的不同之处在于，转子4也可以采用如图9所示发结构形式，转子7上沿周向间隔设有10个内嵌式一字槽8，在内嵌式一字槽8内镶嵌适配的磁钢；

本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例4，与实施例1的不同之处在于，转子4也可以采用如图10所示发结构形式，转子7上沿周向间隔设有10个内嵌式V型槽9，在内嵌式V型槽9内镶嵌适配的磁钢。

本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的实施例5，与实施例1的不同之处在于，转子4也可以为如图11所示的结构形式，转子11上围绕转轴6间隔设有10个V型槽和一字槽的组合槽10。

本实用新型电动车的实施例，该电动车包括18槽10极三相永磁无刷电机，该18槽10极三相永磁无刷电机与上述本实用新型18槽10极三相永磁无刷电机的任一实施例相同，不再重复说明。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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