[发明专利]一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机及其制造方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种正弦波永磁同步电机及其制造方法，尤其是一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机及其制造方法。

背景技术

稀土永磁同步电机的齿槽效应，是自永磁同步电机问世以来，一直存在的不良效应，而且是电机工程师们不得不想办法解决的棘手问题。纵观国内外永磁电机，工程师们想了很多办法，例如:定子冲片采用闭口槽；开口槽磁性槽楔；定子斜槽；转子斜极；西门子电机采用间隔磁短路设计思想等方法。从抑制结果来看，以西门子电机效果为最佳。其他方法均不能有效削弱齿槽效应带来的不良影响。但是西门子电机的制造工艺技术难度很大，对模具要求很高，装配工艺特殊，而且电机定子是一次性使用，如果定子烧毁，无法修复。因此国内尚未采用此种技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的正弦波永磁同步电机的齿槽效应抑制效果差，影响正弦波永磁同步电机的输出效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机，包括半闭口槽冲片式定子以及表贴式稀土永磁材料励磁转子，正弦波永磁同步电机为三相电机且相带为60°，半闭口槽冲片式定子内设有36个定子槽；表贴式稀土磁材料励磁转子包括一个钢套、八块磁钢以及转子冲片；转子冲片的中心处设有转子轴安装孔，转子轴安装孔的圆周边缘上设有八个半圆形的同步缺口；转子冲片的外圆周上设有八个定位齿，八块磁钢分别粘贴固定安装在两两定位齿之间；八个定位齿之间的角度依次分别为50°、44°、44°、44°、46°、44°、44°以及44°；钢套套设在八块磁钢的外围，且八块磁钢介于钢套和转子冲片之间；转子轴安装孔的圆周边缘上还设有一个顶部斜切的定位缺口。

该电机采用在定子内设置36个定子槽，并在转子冲片的外圆周上设有八个角度间隔分别为50°、44°、44°、44°、46°、44°、44°以及44°的定位齿，使转子在定子圆周360°机械角内的任一角度都是齿槽磁阻相等的，有效提高了正弦波永磁同步电机转矩的平稳性以及控制精度；采用钢套套设在八块磁钢的外围，能够有效防止磁钢被甩出，提高了磁钢的安装强度以及转子使用的安全性；采用同步缺口能够方便转子轴带动转子冲片同步转动；采用顶部斜切的定位缺口既能够进一步对转子冲片进行同步固定，又能够防止在转子冲片堆叠时出现正反面颠倒的问题；采用定位齿能够有效防止磁钢在转子冲片上出现晃动，提高了转子在运转过程中的稳固性。

作为本发明的进一步改进方案，转子冲片的片面上均匀设有多个减重孔。采用减重孔能够有效降低转子的转动惯量，也能够节省生产成本。

本发明还提供了一种制造低齿槽效应的正弦波永磁同步电机的方法，包括如下步骤：

步骤1，根据电机的定子槽数、相数以及相带计算每极每相所对应的弧度；

步骤2，再根据每极每相所对应的弧度以及电机的转子磁极数来分配各个磁极在转子圆周上所占用的磁极角度范围，使转子在定子圆周360°机械角内任一角度的齿槽磁阻相等；

步骤3，再根据磁极角度范围在转子圆周上固定设置相应弧度间距的定位齿，并将相应弧度的磁钢固定在对应位置处的两个定位齿之间；

步骤4，再在磁钢的外围套上钢套，使磁钢位于钢套与转子圆周之间；

步骤5，将转子插入定子内，并转动式安装。

利用每极每相所对应的弧度以及电机的转子磁极数来合理分配各个磁极在转子圆周上所占用的磁极角度范围，使转子在定子圆周360°机械角内任一角度的齿槽磁阻相等，有效削弱了齿谐波，改善了电机的反电势波形。

本发明的有益效果在于：(1)采用在定子内设置36个定子槽，并在转子冲片的外圆周上设有八个角度间隔分别为50°、44°、44°、44°、46°、44°、44°以及44°的定位齿，使转子在定子圆周360°机械角内的任一角度都是齿槽磁阻相等的，有效提高了正弦波永磁同步电机转矩的平稳性以及控制精度；(2)采用钢套套设在八块磁钢的外围，能够有效防止磁钢被甩出，提高了磁钢的安装强度以及转子使用的安全性；(3)采用同步缺口能够方便转子轴带动转子冲片同步转动；(4)采用顶部斜切的定位缺口既能够进一步对转子冲片进行同步固定，又能够防止在转子冲片堆叠时出现正反面颠倒的问题；(5)采用定位齿能够有效防止磁钢在转子冲片上出现晃动，提高了转子在运转过程中的稳固性。

附图说明

图1为本发明的转子冲片结构示意图；

图2为现有技术中等分转子磁极时的齿槽转矩视图；

图3为本发明的电机中磁极占空比优化后的齿槽转矩视图；

图4为本发明的电机在启动及运行时的额定转矩曲线图；