一種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，該內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)具有電機(jī)定子、定子線圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、永磁體、隔磁橋和電機(jī)轉(zhuǎn)軸，在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面開若干個(gè)輔助槽，輔助槽是對稱分布的。輔助槽的數(shù)量是4個(gè)。所述輔助槽是類三角形，在電機(jī)的兩極之間，取中線作為對稱軸，使類三角形的頂點(diǎn)在對稱軸上，以轉(zhuǎn)子外圓的一段作為類三角形的底邊，作等腰三角形。所述類三角形頂角度數(shù)以對稱軸為中心，以對稱軸上某一固定的點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰三角形，分析改變頂角β的大小，得到優(yōu)化齒槽轉(zhuǎn)矩的最佳角度。在頂角度數(shù)不變的情況下，改變類三角形的高度h，當(dāng)三角形的高度h增加時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩先減小后增大，最后再增大，由此得出三角形頂點(diǎn)的最佳位置。
【專利說明】
-種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法和結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的 方法和結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步發(fā)電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩和很多因素有關(guān)，例如:永磁磁極參數(shù)，電樞參數(shù)，電樞 槽數(shù)和極數(shù)。通過改變磁極的極弧系數(shù)、采用不等厚的永磁體、磁極偏移、斜極、磁極分段、 改變槽口寬度、改變齒的形狀、斜槽、開輔助槽、選擇合理的槽數(shù)等都可W使電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn) 矩發(fā)生變化。
[0003] 然而運(yùn)些方法在降低齒槽轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩也跟著降低，電磁轉(zhuǎn)矩脈動相應(yīng) 增加；另外，一些措施經(jīng)濟(jì)成本比較高，加工工藝也比較復(fù)雜；除此之外，不同結(jié)構(gòu)不同參數(shù) 的永磁電機(jī)采用同一種方法也會有不同的效果。因此，針對具體的電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用合適 的方法才可W有效的降低齒槽轉(zhuǎn)矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法和結(jié)構(gòu)。通 過削弱內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩來提高永磁同步電機(jī)的性能。
[0005] -種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，該內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)具有 電機(jī)定子、定子線圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、永磁體、隔磁橋和電機(jī)轉(zhuǎn)軸，其特征在于，在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面 開若干個(gè)輔助槽，輔助槽是對稱分布的。
[0006] 輔助槽的數(shù)量是4個(gè)。
[0007] 所述輔助槽是類=角形，在電機(jī)的兩極之間，取中線作為對稱軸，使類=角形的頂 點(diǎn)在對稱軸上，W轉(zhuǎn)子外圓的一段作為類=角形的底邊，作等腰=角形。
[000引所述類=角形頂角度數(shù)W對稱軸為中屯、，W對稱軸上某一固定的點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰 =角形，分析改變頂角e的大小，得到優(yōu)化齒槽轉(zhuǎn)矩的最佳角度。
[0009] 在頂角度數(shù)不變的情況下，改變類=角形的高度h，當(dāng)=角形的高度h增加時(shí)，齒槽 轉(zhuǎn)矩先減小后增大，最后再增大，由此得出=角形頂點(diǎn)的最佳位置。
[0010] -種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，該內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)具有 電機(jī)定子、定子線圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、永磁體、隔磁橋和電機(jī)轉(zhuǎn)軸，其特征在于，在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面 具有若干個(gè)輔助槽，輔助槽是對稱分布的。
[0011] 所述輔助槽是類=角形，在電機(jī)的兩極之間，取中線作為對稱軸，使類=角形的頂 點(diǎn)在對稱軸上，W轉(zhuǎn)子外圓的一段作為類=角形的底邊，作等腰=角形。
[0012] 輔助槽的數(shù)量是4個(gè)。
[0013] 齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁電機(jī)定子繞組不通電的前提下，轉(zhuǎn)子磁極和定子鐵屯、之間相互作 用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。它體現(xiàn)了永磁體磁極與電樞齒槽之間相互作用力的切向分量諧波。定義為 電機(jī)不通電時(shí)磁場能量W相對轉(zhuǎn)子位置角a的負(fù)導(dǎo)數(shù)。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
[0014]
[0015] 此外，電機(jī)的能量大部分儲存在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中，即，
[0016]
[0017] 式中，是真空磁導(dǎo)率，為氣隙磁密。由上述兩個(gè)公式可W看出，氣隙磁場儲存能量 的多少，直接關(guān)系著齒槽轉(zhuǎn)矩的大小。
[0018] 本發(fā)明通過在轉(zhuǎn)子開槽，改變氣息磁場的諧波分量，從而使氣隙磁場的儲能量發(fā) 生變化，本發(fā)明是在轉(zhuǎn)子開槽，旨在改變電機(jī)氣隙磁密波形，工藝簡單，不影響電機(jī)其他特 性，與定子齒開輔助槽相比，機(jī)械特性好，容易達(dá)到效果，可W有效減小齒槽轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī) 控制精度。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的電機(jī)剖視圖。
[0020] 圖2是圖1的1/4局部放大圖。
[0021] 圖3是實(shí)施例中頂角優(yōu)化效果示意圖。
[0022] 圖4是實(shí)施例中類S角形的高度優(yōu)化效果示意圖。
[0023] 其中，1-電機(jī)定子，
[0024] 2--定子槽，
[0025] 3--線圈，
[00%] 4--永磁體，
[0027] 5-隔磁橋，
[002引 6--電機(jī)轉(zhuǎn)子，
[0029] 7-電機(jī)轉(zhuǎn)軸，
[0030] 8--輔助槽。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明是在轉(zhuǎn)子開槽，改變電機(jī)的氣隙磁密，使氣隙儲能量發(fā)生變化，最終減小電 機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。輔助槽的槽型是類=角形，在電機(jī)的兩極之間，取中線作為對稱軸，使類= 角形的頂點(diǎn)在對稱軸上，W轉(zhuǎn)子外圓的一段作為類=角形的底邊，作等腰=角形。根據(jù)對稱 性，開槽是在每對極之間，因此有幾對極就需要開幾個(gè)槽。本例電機(jī)共有四對極，因此要開 四個(gè)槽。
[0032] 類=角形頂角度數(shù)不同也將會影響氣隙磁密的波形變化。首先要W對稱軸為中 屯、，W對稱軸上某一固定的點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰=角形，利用參數(shù)化分析的方法，改變頂角e的 大小，隨著e的增加，齒槽轉(zhuǎn)矩先增大，接著減小，然后再增大，如附圖3所示。由此可W得到 優(yōu)化齒槽轉(zhuǎn)矩的最佳角度。
[0033] 類=角形的高度h不同也會影響氣隙磁密，還會影響電機(jī)工作時(shí)的震動噪聲，因此 選擇合適的高度也有利于更好的減小齒槽轉(zhuǎn)矩，同樣利用參數(shù)化的方法，在頂角度數(shù)不變 的情況下，改變類=角形的高度h，當(dāng)=角形的高度增加時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩先減小后增大，最后再 增大，但是由于本電機(jī)轉(zhuǎn)子半徑為37mm，而輔助槽在轉(zhuǎn)子上，所W輔助槽頂點(diǎn)位置一定是在 轉(zhuǎn)子半徑之內(nèi)，由此可W得出=角形頂點(diǎn)的最佳位置，如附圖4所示。
[0034]本發(fā)明采用在轉(zhuǎn)子開槽的方法，在不影響電機(jī)其他特性的條件下，改變氣息的磁 密波形，減小電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩，工藝簡單，針對性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)，對于提高電機(jī)的控制精度有很 大研究意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，該內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)具有電 機(jī)定子、定子線圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、永磁體、隔磁橋和電機(jī)轉(zhuǎn)軸，其特征在于，在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面開 若干個(gè)輔助槽，輔助槽是對稱分布的。2. 如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，其特征在于，輔助 槽的數(shù)量是4個(gè)。3. 如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，其特征在于，所述 輔助槽是類三角形，在電機(jī)的兩極之間，取中線作為對稱軸，使類三角形的頂點(diǎn)在對稱軸 上，以轉(zhuǎn)子外圓的一段作為類三角形的底邊，作等腰三角形。4. 如權(quán)利要求3所述的優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，其特征在于，所述 類三角形頂角度數(shù)以對稱軸為中心，以對稱軸上某一固定的點(diǎn)為頂點(diǎn)作等腰三角形，分析 改變頂角邱勺大小，得到優(yōu)化齒槽轉(zhuǎn)矩的最佳角度。5. 如權(quán)利要求4所述的優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的方法，其特征在于，在頂 角度數(shù)不變的情況下，改變類三角形的高度h，當(dāng)三角形的高度h增加時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩先減小后 增大，最后再增大，由此得出三角形頂點(diǎn)的最佳位置。6. -種優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，該內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)具有電 機(jī)定子、定子線圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、永磁體、隔磁橋和電機(jī)轉(zhuǎn)軸，其特征在于，在電機(jī)轉(zhuǎn)子表面具 有若干個(gè)輔助槽，輔助槽是對稱分布的。7. 如權(quán)利要求6所述的優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 輔助槽是類三角形，在電機(jī)的兩極之間，取中線作為對稱軸，使類三角形的頂點(diǎn)在對稱軸 上，以轉(zhuǎn)子外圓的一段作為類三角形的底邊，作等腰三角形。8. 如權(quán)利要求6所述的優(yōu)化內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，其特征在于，輔助 槽的數(shù)量是4個(gè)。
【文檔編號】H02K21/02GK105978273SQ201610455398
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】徐蓉, 鄒海榮
【申請人】上海電機(jī)學(xué)院