電動機是家用電器、汽車和工業機器的基本組成部分之一，縮小尺寸、降低成本、提高效率、定向優化、提高生産效率是許多電機工程師孜孜不倦的追求。

現在大多數電機不是集中繞組定子就是分布繞組定子。集中繞組槽滿率高，因為繞組纏繞在一個齒上，但其繞組節距為120度電角度，繞組系數為0.866。一個分數槽組合具有比0.866 高的繞組系數[1]，但是由于它具有比傳統的槽組合定子更多的極數，在相鄰轉子磁體之間存在大的鐵損和磁通洩漏的問題。分布繞組具有0.966~1.000繞組因數，因為其繞組的跨節距大于120度電角度，但是不同相的繞組在徑向相互重疊，很難增加槽滿率和降低繞組端部高度。為了解決這個問題，一些電機廠切開繞組，将它們插入定子槽中，然後再焊接在一起[2]。還有整體插入成型繞組 [3]。但是這些方法限制了每槽導體數，應用也很有限。

本文提出了一種具有高繞組系數和高槽滿率的新型電機，并設計、評估了原理樣機。亮點：電機具有新型分布繞組定子，定子是通過将分布繞組安裝在帶狀定子芯中并将彎曲的定子的相對端連接在一起而制造。槽和齒的布置不同于傳統的分布式繞組定子，将所有分布繞組安裝在扁平帶狀定子鐵芯中，而不分割繞組。該技術實現了在相同極數下更高的繞組系數，并且不受每槽導體數或槽形的限制。

A.基本結構和制造方法

該結構使擴大繞組節距至120度和繞組系數成為可能。而且這種制造方法也可以提高槽滿系數、降低繞組端部高度、提高毛利率。

B.原理

接下來，我們将解釋與正常的全距分布式繞組定子相比，決定這種定子齒寬度和排列的方法。圖2 (a) 展示全距分布式繞組定子的一部分。一個齒的節距為60度電角度，每個繞組纏繞在三個齒上，因此其繞組節距為180度電角度，每相繞組彼此偏移120度電角，加上沒有畫出的一個不同相繞組，它們構成三相電機。在這種情況下，所有繞組在徑向方向上彼此重疊，因此沒有分開繞組的話不可能将繞組卷繞到平坦的帶狀定子鐵心上。

圖2. (b)展示出了一部分縮短節距繞組定子與圖2.(a)具有相同定子齒數。在這種情況下，每個繞組節距為120度電角度，每個繞組相位偏移30度（一個超前，另一個後滞）。因此，它們的短節距系數為0.866 (=sin ( 120/2))，分布系數為0.866 (=cos(30))，繞組系數為兩者的乘積0.750。

圖2. (c)展示出所提議的布置方式。圖2.(b)中沒有繞線的中心齒被分成兩部分，它們組成下一個齒。在這種情況下，每一個繞組節距是150度電角度，每一個繞組相位偏移15度（一個超前，另一個後滞）。因此他們短距節距系數為0.966（=sin ( 150/2)），分布系數為0.966 (=cos ( 15))，繞組系數是他們的乘積0.933。并且有一個點(spot)是不同的相位繞組在徑向方向上不會相互重疊。

接下來，我們解釋這種短距點的布置。圖2.中的變形應用于兩相繞組，其中一個繞組相位超前偏移，另一個繞組相位滞後偏移，所以如果短距點的數目是1，則三相繞組的幅值不同，他們的相位差不是120度電角度。為了确保三相繞組的平衡，每相應至少有一對超前繞組和滞後繞組。為了做到這一點，應該有三個短距點，并且它們的相位組合應該是相互不同的。

圖4.展示了具有8極的電機例子。圖2.(c)所示的變形應用于21槽8極的定子的機械角60度，機械角180度，機械角300度的位置。60度機械角位置與240度機械角位置的相位組合是相同的。它們處于相反的位置，因此轉子和定子之間的徑向力是平衡的。同樣地，在180度機械角度的位置和300度機械角度位置的相位組合是相同的，相位組合在300度機械角度的位置和120度的機械角度的位置是一樣的。因此确保了三相平衡和徑向力平衡。而繞組幅值為0.933，因為有兩個150度電角度的節距和15度電角度的超前繞組和兩個150度電角度的節距和15度電角的滞後繞組。

C.有限元分析驗證

A.原理樣機介紹

B.評估結果

圖8. 展示每個相在1000rpm下測得的反電動勢。它展示三相幅值平衡和120度相互偏移相位。 圖9.展示了樣機電機的轉矩-轉速特性圖。額定效率為76％。

C.與傳統電機的比較

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