[实用新型]减小齿槽效应的永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种减小齿槽效应的永磁电机。

背景技术

永磁电机由于其紧凑的结构、高转矩密度、高效率、无励磁发热等而在工业上得到了越来越广泛的应用。

永磁电机中永磁体磁极对按N、S极交替排列，其中永磁直线电机参见图1，永磁旋转电机参见图2。参见图7，永磁电机单个齿在靠近永磁体两端部时，所受到的齿槽转矩/齿槽力幅值最大，当齿的中心线与永磁体重合时，所受到的齿槽转矩/齿槽力为零，现有技术中由于单块永磁体周向宽带固定，单个齿所受到的齿槽转矩/齿槽力含有复杂的谐波成分，因此所有齿的齿槽转矩/齿槽力叠加后的合成齿槽转矩/齿槽力因谐波的影响难以相互抵消，存在较大的峰值，影响永磁电机的性能。

永磁电机的设计必须考虑机械系统振动等因素的影响，由于电枢开槽产生的齿槽效应，永磁体与齿槽存在随动子位置变化的吸引力，由此产生的永磁电机齿槽转矩/齿槽力是影响永磁电机性能的关键因素，在低速时的影响尤为显著。

斜槽或斜极结构是一种被广泛采用的减小齿槽方法，通过将定子叠片或动子磁体倾斜一定角度，理想情况下，齿槽转矩/齿槽力会在倾斜定子槽间距整数倍时消失，该方案的缺点在于会使永磁电机的转矩常数/推力常数下降。另外，使用辅助齿槽来增加齿槽频率，可以有效地减小齿槽转矩/齿槽力峰值；磁极形状、电枢齿的形状、极弧系数的合理选择，也可以有效地减小齿槽转矩/齿槽力峰值；不对称磁极布置、极数和槽数配合、不同槽口宽度组合及不等极弧系数组合等方法均可以一定程度削弱齿槽转矩/齿槽力峰值。

实用新型内容

本实用新型对永磁电机的永磁体的结构方式进行改进，从而减小永磁电机的齿槽转矩/齿槽力，即减小了齿槽效应。

一种减小齿槽效应的永磁电机，包括用于产生磁场的永磁体，所述的磁场由交替布置的磁极对构成，其中每个磁极至少包括两块磁极方向相同的永磁体。

作为优化选择，所述的永磁体采用曲面永磁体或进行倒角处理的永磁体。

例如一对磁极中，每个磁极均有两块小块永磁体，则这四块永磁体的磁极排列为N/N/S/S。

在旋转电机中，所述的永磁体设置在转子的外圆周面或定子的内园周面，每个磁极中的多块永磁体绕圆周向依次布置。

如果是直线电机，则永磁体设置在动子或定子上，每个磁极中的多块永磁体沿动子和定子之间相对运动的方向依次布置。

本实用新型减小齿槽效应的永磁电机设计方法，包括：

通过调整永磁体结构参数，利用有限元计算方法反复计算得到永磁电机齿槽效应最小时所对应的永磁电机的永磁体结构参数，

所述的永磁电机参数主要有：

n每个磁极中磁极同向布置的永磁体的块数，且n≥2；永磁电机中包括用于产生磁场的永磁体，所述的磁场由交替布置的磁极对构成，其中每个磁极至少包括两块磁极方向相同的永磁体；

w₁每块永磁体的宽度；

w₂相邻的两块永磁体之间的距离。

得到永磁体结构参数后，其余过程可利用现有技术按要求制成整机。

本实用新型主要是确定了永磁体的尺寸和布置方式，作为优化选择，所述永磁电机设计时，如果是旋转电机，所述的永磁体设置在转子的外圆周面或定子的内园周面；如果是直线电机，则永磁体设置在动子或定子上。

作为优化选择，所述的永磁体可采用具有圆弧形顶面的永磁体，所述的永磁电机参数还包括：

γ圆弧形顶面的弧边所对应的圆心角；

R圆弧形顶面的弧边所对应的曲率半径；

dh圆弧形顶面的弧边的高度。

h永磁体的高度。

作为优化选择，所述的永磁体可采用倒角处理的永磁体，所述的永磁电机参数还包括：

α倒角的倾角；

dh倒角的高度。

h永磁体的高度。

本实用新型永磁电机，具有以下特点：

通过调整永磁体结构参数，利用有限元计算方法反复计算得到永磁电机齿槽效应最小时所对应的永磁电机的永磁体结构参数，

所述的永磁电机参数为：

n每个磁极中磁极同向布置的永磁体的块数，且n≥2；永磁电机中包括用于产生磁场的永磁体，所述的磁场由交替布置的磁极对构成，其中每个磁极至少包括两块磁极方向相同的永磁体；

w₁每块永磁体的宽度；

w₂相邻的两块永磁体之间的距离；

其中主要是确定了永磁体的尺寸和布置方式。