[發明專利]一種永磁電機定子多相繞組

在審

• 申請號: 201910558103.2
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110289717A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 徐國卿
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H02K3/04
• 分類號: H02K3/04;H02K3/28;H02K3/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明公開了一種永磁電機定子多相繞組。本多相繞組中，每相繞組由一個線圈或多個線圈連接而成，每個線圈包括有首端雙層導體元件和末端單層導體元件以及設在二者之間的若干中間雙層導體元件，所有雙層導體元件的上層(或下層)導體依次通過端部導體連接，并與末端元件連接后，再逆次連接所有雙層導體元件的下層(或上層)導體，每個元件對應一個定子槽，位于同一定子槽的雙層導體元件的上下層導體之間有絕緣介質，同一線圈中相鄰的元件所跨的定子槽數量相同。本發明的繞組具有漏抗小、導電電阻小、發熱損耗小等優點，對提高電機功率因數、效率和功率密度具有重要意義。線圈拓撲可根據定子槽數延伸拓展，本發明尤其適合多極多相的永磁電機。

技術領域

本發明涉及電動機或發電機領域，具體涉及一種永磁電機定子多相繞組。

背景技術

當今，在先進的工業領域及能源領域，希望使用的電動機或發電機體積更小、重量更輕、效率更高，也就是要求電機有較高的功率密度(指單位體積上電機軸上所輸出的額定功率)或轉矩密度(指單位體積上電機軸上輸出的額定轉矩)。永磁電機比異步電機在效率、功率密度上的優勢，成為工業和交通能源領域的發展趨勢。

傳統的永磁電機的磁通在徑向分布，提供定子磁通路徑的齒部和放置電樞繞組導體的槽位于同一平面，對于一定的定子內徑尺寸(以內轉子結構為例)，定子槽的寬度與齒部寬度互相制約。如果需要流過較大的電流，就需要較大的線圈截面空間，齒的寬度就受到影響，通過齒部的磁通量就會減小，反之亦然。如果齒寬和槽寬同時增大，則會增大電機的直徑，使電機的轉矩密度降低。近十年來提出的橫向磁通電機，理論可以獲得較高的轉矩密度，但是其結構復雜，目前橫向磁通電機功率因數普遍較低，造成驅動系統容量增大、成本增加。

另一方面，電機的體積與電機熱損耗密切相關。電機損耗由鐵芯損耗、電樞繞組的銅損耗等組成，其中電流流過導體產生的的損耗發熱和電機散熱條件對電機的功率密度有重要影響，在冷卻方式和絕緣確定的情況下，電機繞組導體的電流密度受到電機散熱部分的尺寸限制。一般電機的體積越小，槽滿率越高，電機的散熱能力就越差，導致電機的穩態溫度升高，輸出的峰值功率降低。降低電機的損耗，可以提高電機功率密度，提高資源利用率。

因此，開發一種有助于減小損耗、提高電機功率因數、效率等主要性能的繞組(線圈)技術，對實現機電裝備小型化具有重要的現實意義，并將對工業領域及能源領域的發展產生巨大推動作用。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的不足，提供一種永磁電機定子多相繞組，該定子繞組線圈采取特殊的拓撲結構，減少電機損耗、提高電機能量變換率。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種永磁電機定子多相繞組，每相由一個線圈或多個線圈連接而成，其中，

每個所述線圈均包括有首端元件和末端元件，所述首端元件為雙層導體元件，所述末端元件為單層導體元件，在所述首端元件和末端元件之間還聯接有若干個雙層導體元件；所述雙層導體元件包括由上下兩層各自外包絕緣介質的導體組成，并根據需要可以在上下兩層外包絕緣的導體之間布置層間絕緣介質，所述單層導體元件由單層導體和包覆其的外包絕緣介質材料組成。

自首端元件起，所有雙層導體元件中的上層導體依次連接，并連接到所述末端元件的一端(進線)，所述末端元件的另一端(出線)連接至雙層導體元件中的下層導體，所有雙層導體元件中的下層導體依次連接，至首端元件止，這樣，所述首端元件中的上、下層導體分別對應所述線圈的輸入、輸出端；或者，自首端元件起，所有雙層導體元件中的下層導體依次連接，并連接到所述末端元件的進線端，所述末端元件另一端出線連接至雙層導體元件中的上層導體，所有雙層導體元件中的上層導體依次連接，至首端元件止，這樣，所述首端元件中的下、上層導體分別對應所述線圈的輸入、輸出端。

組成一個所述線圈的每個元件對應一個定子槽，各兩兩相鄰元件所跨的定子槽數相同，所述各相鄰的元件分別對應永磁電機轉子的不同磁極。