一種有效消除齒槽效應的永磁電機的製作方法

2023-11-08 00:47:52 1

專利名稱：一種有效消除齒槽效應的永磁電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機技術領域，特別是一種具有消除齒槽效應結構的永磁電機。
背景技術：
永磁電機的齒槽效應指也就是齒槽轉矩，是由轉子的永磁體磁場同定子鐵心的齒 槽結構之間相互作用，在圓周方向產生的，即永磁電機的轉子有一種沿著某一特定方向與 定子對齊的趨勢，由此趨勢會產生一種振蕩轉矩，此轉矩與定子的電流無關，它總是試圖將 轉子定位在某些穩定位置，這種趨勢將會造成電機運行時的轉矩波動和噪聲。在變速驅動 中，當轉矩頻率與定子或轉子的機械共振頻率一致時，齒槽轉矩產生的振動和噪聲將被放 大。齒槽轉矩的存在同樣影響了電機在速度控制系統中的低速性能，和位置控制系統中的 高精度定位。解決齒槽轉矩脈動問題的方法主要集中在電機本體的優化設計上。現有消除永磁電機齒槽效應的方法很多，有分數槽法、採取磁性槽楔、減小槽口寬 度、增大氣隙長度、減小氣隙磁密、改善氣隙磁場分布、斜槽、斜極或磁極分段錯位等眾多方 法。其特點如下1.分數槽法該方法可以提高齒槽轉矩基波的頻率，使齒槽轉矩脈動量明顯減少，在減小齒槽 效應方面有明顯的改善，下線工藝較為複雜。採用了分數槽後，如果轉子磁極的磁勢不嚴格 相等，或沿圓周不是嚴格均布，基本齒諧波在分數槽極電機中也不完全相消，仍然還有存有 齒槽效應。各極下繞組分布不對稱，從而使電機的有效轉矩分量部分被抵消，電機的平均轉 矩也會因此而相應減小。在每極齒數少的時候，很難製作分數槽。2.採取磁性槽楔、減小槽口寬度這兩種方案很自然都有利於齒槽效應的減小，但由於磁性槽楔材料的導磁性能不 是很好，因而對於轉矩脈動的削弱程度有限。減小槽口寬度受到定子繞組下線工藝的限制， 槽口的減小也會增加繞組的電感，影響電動機的性能(過載能力降低)，即使是閉口槽，也 不能完全消除齒槽效應。3.增大氣隙長度、減小氣隙磁密(改變磁極幾何形狀或充磁)氣隙磁密對電動機的基本性能影響極大，對於高性能大扭矩電動機，減小氣隙磁 密一般不可取，電機輸出的力矩將大幅度下降，增大氣隙長度會使電機功率密度減小，兩者 都會造成出力不足。4.斜槽、斜極或磁極分段錯位通常採取斜過一個定子齒距，可以取得一定的效果。但在每極槽數都較少時，齒槽 效應就很明顯。以上方法表明，在標準結構的電動機中，在基本結構不變，僅改變磁系統幾何尺寸 參數及電磁參數時，會對減小齒槽效應有一定的作用，但受到不過分影響基本電氣性能的 限制，減小齒槽效應的作用也受到約束，不能完全滿足電動機的要求，為此還要採用某些更 有效的方法。
實用新型內容本實用新型的目的是為了消除永磁電機的齒槽效應，提供一種工藝較為簡單，消 除齒槽效應效果顯著的永磁電機。本實用新型解決的技術問題採取以下技術方案實現一種永磁電機，該電機的轉子採用表貼式永磁體，定子由拼塊式鐵芯拼接而成，所 述永磁電機的定子拼塊齒靴部有靴尖，定子拼塊拼接成整體定子後相鄰兩個定子拼塊的靴 尖緊密接觸在一起。本實用新型解決的技術問題還可以採取以下技術方案實現所述相鄰兩個定子拼 塊的靴尖接觸處形成槽口 ；所述定子拼塊靴尖厚度在0. 1 0. 5mm之間；所述槽口的寬度 在2mm 6mm之間；所述永磁體在軸向上分成多段並間隔放置，同極各段永磁體按同一圓周 方向順序錯位排列；所述被分成多段的同極永磁體在圓周方向上順序錯位的距離為齒槽 寬度/(N-l)，N為段數；所述永磁體的兩個弧面所在圓為偏心圓，半徑相等；所述永磁體的 兩個弧面弧長相等；所述定子的靴尖厚度在0. 2 0. 3mm之間；所述槽口的寬度在3mm 5mm之間ο本實用新型與現有技術相比具有顯著的優點和有益效果，具體體現在以下幾個方 面1.本實用新型採用拼塊定子結構，繞線方便，定子靴尖緊密接觸，在圓周方向上形 成一個幾乎沒有間隙的圓，使齒槽磁場分布更加均勻，運行時轉矩波動更小。定子拼塊拼裝 到一起後，形成完整的圓，結構強度好，易於製造和減小軛磁阻，提高電機效率。2.本實用新型的同極各段永磁體共錯位一個齒槽寬度，與定子齒相互配合作用， 在氣隙磁場中得到了較為均勻的磁密，使得齒槽效應得到了顯著改善。3.本實用新型採用等徑永磁體，具有加工費用低，材料利用率高的特點。與其它形 狀相比，具有明顯的成本優勢和較大的磁通量。4.本實用新型相比常規的斜槽，採用磁性槽楔等方式，生產工藝簡單化，提高了生 產效率，同時也降低了產品成本和管理成本。

圖1是本實用新型的永磁電機的結構圖；圖2是圖1所示的永磁電機定子部分放大示意圖；圖3是圖1所示的永磁電機轉子局部展開示意圖；圖4是圖1所示的永磁電機永磁體放大示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳述如圖1-4所示①是定子，②是靴尖，③是永磁體，④是轉子，⑤是齒槽，⑥是槽口。參見圖1，為本實用新型的永磁電機結構示意圖，本實施例中的永磁電機為8極， 永磁體③表貼於轉子④表面，永磁電機的定子由12個定子拼塊①組成，12個定子拼塊①環 環緊扣拼成圓形外定子，相鄰兩個定子的靴尖②緊密接觸。[0029]參見圖2，為本實用新型永磁電機定子部分放大示意圖，相鄰兩個定子通過定子磁軛兩邊的半圓型榫槽牢牢拼接，兩定子靴尖也緊密接觸，在圓周方向上形成一個幾乎沒有 間隙的圓，定子齒連接處形成的扁U型槽即為槽口⑥，本實施例中，槽口⑥的寬度為4mm，在 平衡加工工藝難度和作用效果後得到靴尖的厚度優選0. 2 0. 3mm，靴尖接觸面積很小，但 作用效果與閉口槽完全不同，採用上述結構可以使齒槽的磁場均勻分布，減少磁極間漏磁。參見圖3，為本實用新型永磁電機轉子局部展開示意圖，轉子④展開後為矩形，永 磁體③貼於轉子表面，圖3為局部示意，連線⑦為電機轉軸方向。本實施例中有8極永磁體 ③，每極分成三段，在電機軸向上間隔排列，即有三個圓周共24塊永磁體③。31，32，33為同 極永磁體③，兩兩軸向間隔都為dl，並朝同一個圓周方向順序錯位，兩兩錯位間隔都為d2， 共錯位一個齒槽的寬度。本優選實施例中取軸向間隔dl = 2mm,圓周方向總錯位間隔為 2*d2 =齒槽寬度=Ilmm,即d2 = 5. 5mm。同極永磁體可根據設計需要分成N段，則相應的 錯位間隔則為d2 =齒槽寬度/(N-I)。參見圖4，為本實用新型永磁電機永磁體放大示意圖，永磁體③為偏心等徑瓦片形 狀，即永磁體的兩個弧面所在圓為偏心圓，且半徑相等，如圖中Rl = R2，本實施例中偏心大 小為R = R2-R1 = r = 5mm, r為永磁體中心厚度，且永磁體的兩個弧面弧長相等。利用本實用新型所述的技術方案，或本領域的技術人員在本實用新型技術方案的 啟發下，設計出類似的技術方案，而達到上述的技術效果的，均是落入本實用新型的保護範 圍。
權利要求一種永磁電機，該電機的轉子採用表貼式永磁體，定子由拼塊式鐵芯拼接而成，其特徵在於所述永磁電機的定子拼塊的齒靴部有靴尖，定子拼塊拼接成整體定子後相鄰兩個定子拼塊的靴尖緊密接觸在一起。
2.根據權利要求1所述的永磁電機，其特徵在於所述相鄰兩個定子拼塊的靴尖接觸 處形成槽口。
3.根據權利要求2所述的永磁電機，其特徵在於所述定子靴尖的厚度在0.1 0. 5mm 之間。
4.根據權利要求2所述的永磁電機，其特徵在於所述槽口的寬度在2mm 6mm之間。
5.根據權利要求1 4之一所述的永磁電機，其特徵在於所述永磁體在軸向上分成 多段並間隔放置，同極各段永磁體按同一圓周方向順序錯位排列。
6.根據權利要求5所述的永磁電機，其特徵在於所述被分成多段的同極永磁體在圓 周方向上順序錯位的距離為齒槽寬度/(N-I)，N為段數。
7.根據權利要求1所述的永磁電機，其特徵在於所述永磁體的兩個弧面所在圓為偏 心圓，半徑相等。
8.根據權利要求7所述的永磁電機，其特徵在於所述永磁體的兩個弧面弧長相等。
9.根據權利要求3所述的永磁電機，其特徵在於所述定子的靴尖厚度在0.2 0. 3mm 之間。
10.根據權利要求4所述的永磁電機，其特徵在於所述槽口的寬度在3mm 5mm之間。
專利摘要本實用新型公開了一種電機設備，旨在提供一種有效消除齒槽效應的永磁電機。本實用新型的永磁電機，所述永磁電機的轉子採用表貼式永磁體，所述永磁電機的定子採用拼塊結構，定子拼塊齒靴部有靴尖，在圓周方向上相鄰兩個定子拼塊的靴尖緊密接觸在一起，幾乎沒有間隙；所述永磁電機的定子齒靴靴尖接觸處形成槽口；所述永磁體為偏心等徑瓦片形狀；所述永磁體在軸向上分段並間隔放置，同極各段永磁體按同一圓周方向順序錯位排列，共錯位一個齒槽的寬度。本實用新型通過採用特定結構組合，有效消除永磁電機的齒槽效應，且生產工藝簡單，降低生產成本。
文檔編號H02K1/14GK201570919SQ20092025008
公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月6日 優先權日2009年11月6日
發明者劉延海, 孔昭松 申請人:天津市松正電動科技有限公司