[发明专利]三相交流永磁电动机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机技术，具体涉及三相交流永磁电动机。

背景技术

随着电子技术、传感器技术、控制技术以及材料科学的发展，三相交流永磁电动机在伺服系统等诸多领域得到了广泛应用，并且各使用领域对其性能要求也愈来愈高。

由于三相交流永磁电动机的铁芯材料工作于饱和状态，因而电动机的电枢反应是不可避免的。而电枢反应对转矩系数的影响很大，造成该系数随着电枢电流的增加而减少。为了降低电枢反应，许多用于伺服系统的三相交流永磁电动机采用表面安装磁钢(Surface mountedmagnet，SMM)的结构，并且加大电动机的定子与转子之间的气隙。永磁转子在使用SMM结构的时，永久磁钢是通过粘接剂来粘接在转子的表面上的。当电动机的功率很小的时候，永磁磁钢采用像粘接钕铁硼这样的压模方式形成的，这种表面安装磁钢的方式非常有效。

转子磁钢的主磁路磁阻在随着转子转到不同的位置而发生变化，啮合转矩也因此产生。单边磁拉力是由于电动机磁场在空间的不平衡而产生的。三相交流永磁电动机由于使用高磁能积的永久磁钢，所以很容易出现严重的啮合转矩以及单边磁拉力。啮合转矩和单边磁拉力是三相交流永磁电动机的重要性能参数，对电动机噪音大小、平稳性等有着重要影响，因此对三相交流永磁电动机的设计具有重要指导意义。

在电动机设计过程中，很多情况下对啮合转矩的要求是和对单边磁拉力的要求相矛盾的。例如，定子槽数为6、转子为4对磁极的三相交流永磁电动机为目前常规三相交流永磁电动机。这种三相交流永磁电动机单边磁拉力可以控制得很小，但啮合转矩却比较严重，其啮合转矩如图1所示。为了减少啮合转矩，许多三相交流永磁电动机不得不采用如图2定子槽数为9、转子为4对磁极的结构。这种定子槽数为9、转子为4对磁极的结构对于减少啮合转矩非常有效，但它是一种会产生单边磁拉力的结构，即使驱动电流为零，单边磁拉力还是会产生，单边磁拉力如图3所示。而驱动电流的作用会使得这种电动机的单边磁拉力的影响更加严重和复杂。目前的三相交流永磁电动机的结构不能同时解决啮合转矩严重和单边磁拉力大的问题，因此需要改进。

发明内容

本发明的目的是要为交流永磁电机提供一种永久磁钢在转子表面安装的有效方案，从而解决交流永磁电机啮合转矩严重和单边磁拉力大的技术问题。

本发明提供了一种三相交流永磁电动机，包括转子和定子，所述转子包括转子铁芯和设置在转子铁芯上的磁钢；所述定子包括定子铁芯、A相电枢绕组、B相电枢绕组、C相电枢绕组，所述定子铁芯上设置有定子槽和定子齿，其中：所述转子的磁极对数为4M或者5M，即所述转子的磁极数为8M或者10M；所述定子槽的个数为9M；所述定子齿的个数为9M；A相电枢绕组的个数为3M，且分别独立设置在3M个定子齿上，；B相电枢绕组的个数亦为3M，亦分别独立设置在3M个定子齿上；C相电枢绕组的个数亦为3M，且分别独立设置在3M个定子齿上；M为大于等于2的自然数。

进一步的，所述磁钢沿转子径向、呈N极与S极循环向外状固定在所述转子的表面上，每对磁极包含了两个磁场方向相反的磁钢，转子磁场的N极和S极均由磁钢实现。

进一步的，所述转子铁芯上设置有转子槽和转子齿，所述磁钢嵌入转子槽内，且呈N极(或S极)全部向外状设置，所述转子磁场的N极(或S极)由磁钢实现，而相对应的S极(或N极)由转子齿实现。更进一步的，所述磁钢通过楔子固定于转子槽内。

进一步的，所述转子上设置有抵顶于磁钢外表面上的磁帽，该磁帽通过非磁性楔子与所述转子铁芯隔离；再进一步的，所述磁帽由软磁材料构成；具体的，所述磁帽可以是由矽钢片叠装而成，或者整钢加工而成。

进一步的，所述转子在转子轴向上至少分为两个区域段，各个区域段在空间对称分布，区域段之间具有使得各个区域段的啮合转矩的基波分量彼此抵消的相位差。具体的，所述转子在转子轴向上分为两个区域段；相位差为啮合转矩基波的180°电角度。

进一步的，所述转子铁芯由矽钢片叠装而成，或者由整钢加工而成。

本发明中三相交流永磁电动机通过设置特定数目的定子槽、极数，来实现三相交流永磁电动机的磁场在左右空间、上下空间的对称，从而大大降低啮合转矩和单边磁拉力。

附图说明

图1是定子槽数为6、转子为4对磁极的三相交流永磁电动机的啮合转矩；

图2是定子槽数为9、转子为4对磁极的三相交流永磁电动机；

图3是定子槽数为9、转子为4对磁极的三相交流永磁电动机的单边磁拉力；

图4是定子槽数为18、转子为16磁极的三相交流永磁电动机；