定子铁心与绕组结构分析及优化设计

PMSM的定子主要是指定子绕组与定子铁心部分。

一般采用表面绝缘的铜材料先绕制成多匝线圈，将线圈放置在合适的定子槽中，然后将某一相绕组的线圈连接起来，最后将不同磁极下同一相绕组的线圈焊接在一起，从而构成一相绕组，并将其从内部与电动机接线盒中的对应端子相连。

从图2-2中可以看出，除导电材料外，需要用各种绝缘材料将线圈之间及其与铁心之间隔离开，同时起到初步固定线圈的作用。

PMSM的定子绕组目前有分布式与集中式两种结构。分布式绕组与异步电动机的定子多相交流绕组相似，一般希望分布在定子槽中的定子绕组产生的理想磁通势为正弦波，然而实际绕组不会产生理想的正弦波。定义每极每相槽数q=Z/（2n_pm），Z为定子槽数，n_p为电动机极对数，m为电动机定子绕组相数。若q值较大，采用双层短距绕组（即线圈的跨距小于一个极距）可以改善电动势的波形。但是，极数多的电动机和q值大的电动机在制造工艺上比较难以实现，并且端部较长的电动机也会增加铜耗。

如图2-3所示，与分布式绕组的传统电动机相比而言，集中式绕组的端部较短，工艺相对简单，结构更加紧凑。采用集中式绕组后，绕组端部的铜耗量可以显著减少，特别是电动机的轴向长度很短的时候，效果更加明显。由于其性价比高，分数槽集中绕组永磁电动机受到越来越多的关注。分数槽集中绕组永磁电动机每个线圈只绕在一个齿上，绕线简单且可以自动绕线，所以价格方面会更低。分数槽绕组的极数和齿数需要按合适的比例进行组合。

(www.xing528.com)

图2-2 电动机定子绕组图片

图2-3 两种形式的定子绕组

a）整数槽分布式绕组 b）分数槽集中式绕组

PMSM的定子铁心与传统电励磁同步电动机相同，采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。