[实用新型]一种具有正弦型面转子的直驱电机

说明书

技术领域

本实用新型属于电机领域，涉及一种电机转子采用正弦型面永磁体的直驱电机。

技术背景

直驱电机是一种采用直接连接的方式驱动负载的电机，去除了中间了传动部件如传动皮带、齿轮等，降低了驱动过程的故障率，而且减少了安装空间的需求。现有的直驱电机有外侧为定子，内侧采用永磁体镶嵌在转子表面的形式，如中国专利局2008年9月17日公告的CN201118416Y号专利文件记载的洗衣机调频直驱电机装置，该电机为内转子、外定子结构型式，并在内转子上沿圆周方向嵌入均匀分布的磁钢（即永磁体），电机主轴以连接机构直接驱动洗衣机转轴，连接机构可以是同时连接电机主轴和洗衣机转轴的连接套筒，或实现软连接的拨盘、接盘、弹性垫圈、垫圈座；霍耳传感器外置安装在电机主轴末端，由霍耳线路板、霍耳元件和磁钢感应盘组成。传统上述结构直驱电机的电机转子永磁体内、外圆弧面是同圆心不同半径的两段弧面，这种形状加工简单可以产生较大的转矩，但是转矩波动较大，导致运行速度不够平稳，为使运行速度稳定需要电机的驱动器增加补偿电流，既增加了驱动器的控制难度，又使电机整体电流增加，同时由于谐波严重，增加了电机的铁耗，使电机绕组温升增加，降低了电机的寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于针对传统直驱电机的转子表面永磁体采用简单的弧面结构导致转矩波动大的问题，提供一种正弦型面转子的直驱电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有正弦型面转子的直驱电机，包括电机转子和电机定子，电机定子上设有线圈绕组，电机转子包括转子铁芯，转子铁芯环周上均匀贴设有片状永磁体，所述永磁体内侧面为贴设在转子铁芯表面的弧面，所述永磁体外侧面为三段式曲面，中间段为与内侧面弧面相同圆心的弧面，两侧段为从中间向外侧下切的曲面，中间段与两侧段交接处平滑过渡。永磁体外侧面中间段弧面满足永磁体加工过程中的定位需要，能有效的降低加工难度，提高加工精度，两侧段下切，即永磁体厚度向两侧逐渐减小，用于调节气隙磁密，使磁密曲线接近标准正弦曲线，以减少铁耗和转矩波动。

作为优选，所述两侧段曲面互相对称。保证两侧磁密曲线的对称，减少转矩波动。

作为优选，所述两侧段曲面为在中间段曲面基础上去除材料形成，  

a、先将永磁体制作成内侧面和外侧面为同心而不同半径的弧面结构，用有限元分析软件获取气隙磁密分布曲线；

b、根据a中的分布图绘制对应的标准正弦分布曲线；

c、选取步骤a、b确定的两条曲线偏差最大处为两侧段曲面的起点，计算每个永磁体起点处对应的每个电角度                                               （, ），其中为电机极对数，则每个永磁体的两侧段曲面与中间段弧面交接处的机械角度（）；

d、在两侧段曲面起点至曲面终点间均匀选取K个点，两侧段曲面的切除量可按如下公式计算，式中代表原始的永磁体厚度，代表气隙，代表a步骤中气隙磁密分布曲线在（， ）处对应的磁密值，为b步骤中标准正弦分布曲线在处对应的磁密值，按下式计算可得到每个点的切除量，

                                      。

作为其他的替代方案，两侧段曲面可以为椭圆弧面或者圆弧面。采用常规曲线定型两端侧曲面也可以起到降低转矩波动的效果，计算和定型简单，加工更为简便，但是与磁密分布曲线与标准正弦分布曲线相比偏差较大。

作为优选，所述步骤d中K值大于或等于10。根据精度需求选取点数，计算每个点的切除量后，将各点平滑连接，形成两侧段曲面。

作为优选，所述永磁体内侧面及外侧面中间段弧面与转子铁芯同圆心。

作为优选，相邻永磁体磁极交替分布。

作为优选，所述永磁体为片状磁钢。

作为优选，所述转子铁芯为环形，采用分段拼接或者粉末冶金或者由条形铁芯卷绕而成。

本实用新型对永磁体外侧面曲面进行修正，形成三段式的曲面结构，调节气隙磁密，是磁密分布曲线接近标准正弦分布曲线，减少了铁耗和电机转矩波动。

附图说明

图1是本实用新型转子定子结构示意图。

图2是本实用新型转子铁芯结构的示意图。

图3是本实用新型传统永磁体结构示意图。

图4是本实用新型一种永磁体结构示意图。

图5是本实用新型永磁体修正前磁密分布曲线和标准正弦分布曲线对比示意图。