[發明專利]一種集成繞組無軸承永磁電機的極槽確定方法及系統

在審

• 申請號: 202210865429.1
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115189489A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 耿偉偉;吳彩權
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02K1/16
• 分類號: H02K1/16;H02K3/28;H02K3/12;H02K1/278;H02K7/09;H02N15/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

本發明公開了一種集成繞組無軸承永磁電機的極槽確定方法及系統，涉及電機設計技術領域，所述方法包括：基于集成繞組懸浮力產生原理，確定待設計的無軸承永磁電機相對于轉矩繞組的單元電機數；基于交流繞組理論，根據轉子的極對數和單元電機數確定待設計的無軸承永磁電機的槽數；根據轉子的極對數和槽數得到無軸承永磁電機。本發明能實現集成繞組無軸承永磁電機的設計，從而得到微型化的電機結構。

技術領域

本發明涉及電機設計技術領域，特別是涉及一種集成繞組無軸承永磁電機的極槽確定方法及系統。

背景技術

傳統電機采用機械軸承來支承轉子，電機在高速運行時機械軸承與轉子之間會產生較大的摩擦力，造成電機磨損加劇、溫度升高、電機使用壽命減少和電機系統穩定性降低等不利影響。

由于無軸承電機具有無軸承磨損、無機械噪聲、無需潤滑等優點，而且結構緊湊、功率密度高、系統成本減低，易于實現高轉速和大功率。與傳統電機相比，無軸承電機通過在只包含一套轉矩繞組的定子槽內額外增加一套與轉矩繞組極對數相差±1的懸浮力繞組，通過對這兩套繞組中電流大小和相位的調節，使無軸承電機能夠實現穩定旋轉和穩定懸浮。但由于兩套繞組共同占用有限的定子槽空間且繞組繞制方向和疊繞位置受到較為嚴格的限制，這提高了電機定轉子結構設計和制造工藝的難度，兩套繞組的采用加大了定子側的功率損耗，限制了無軸承電機的進一步發展。

集成繞組結構無軸承電機相比于要使用轉矩繞組和懸浮繞組兩套繞組的傳統無軸承電機，減少了開槽，使得定子結構可以更加緊湊，進而使得電機結構更加微型化。但目前集成繞組無軸承電機電磁結構設計理論尚未完善，缺乏一定的理論支撐。因此，亟待一種集成繞組無軸承永磁電機的極槽確定方法出現。

發明內容

基于此，本發明實施例提供一種集成繞組無軸承永磁電機的極槽確定方法及系統，實現集成繞組無軸承永磁電機的設計，從而得到微型化的電機結構。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種集成繞組無軸承永磁電機的極槽確定方法，包括：

基于集成繞組懸浮力產生原理，確定待設計的無軸承永磁電機相對于轉矩繞組的單元電機數；

基于交流繞組理論，根據待設計的無軸承永磁電機的轉子的極對數和所述單元電機數確定待設計的無軸承永磁電機的槽數；

根據所述轉子的極對數和所述槽數得到無軸承永磁電機。

可選地，所述基于集成繞組懸浮力產生原理，確定待設計的無軸承永磁電機相對于轉矩繞組的單元電機數，具體包括：

若待設計的無軸承永磁電機的轉子的極對數為p，則確定待設計的無軸承永磁電機相對于轉矩繞組的單元電機數為2；其中，p＝4N，N＝3a±1，a＝0，1，2…。

可選地，所述基于交流繞組理論，根據待設計的無軸承永磁電機的轉子的極對數和所述單元電機數確定待設計的無軸承永磁電機的槽數，具體包括：

采用交流繞組理論，由所述轉子的極對數和所述單元電機數確定第一計算公式和第二計算公式；

其中，所述第一計算公式為：

q為每極每相槽數；Z為待設計的無軸承永磁電機的槽數；p為轉子的極對數；約分后為N₁為約分后分子；D為約分后分母；當q表示整數槽時，D＝1，N₁＝q；當q表示分數槽時，D≠1，且N₁和D無公約數；

所述第二計算公式為：

t₁為單元電機數；