[发明专利]一种分段斜极式转子降低转矩波动的方法

说明书

本发明提出一种分段斜极式转子降低转矩波动的方法，考虑到加工成本和装配工艺性，在满足电机性能的前提下将磁轭分为3～5段(视转子长径比决定段数)，并将磁钢也分成相应段数，斜极角度为对应定子斜槽的角度。本发明解决了以往降低齿槽转矩方法成本高、工艺性差等缺点，在保证电机性能的同时有效降低齿槽转矩，提高了批产装配工艺性。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体为一种基于分段斜极式转子降低齿糟转矩的方法，用于在齿槽电机中有效减小齿槽转矩，降低转矩波动。

背景技术

转矩波动是影响齿槽电机性能的一个重要指标，该指标会引起电机抖动，产生电磁振动及噪声，影响控制精度，波动严重时导致性能下降甚至控制失效。引起齿槽电机转矩波动的原因主要有以下几点：1.电磁因素、2.电枢反应、3.电流换向、4.齿槽转矩、5.机械加工因素。就齿槽电机本体设计而言，齿槽转矩对转矩波动影响最大。

齿槽转矩是永磁式齿槽电机的固有现象，它是指当电机绕组开路时，电机回转一周内，由于定转子开槽，有趋于最小磁阻位置的倾向而产生的周期性转矩。齿槽转矩来自于永磁体与电枢齿部之间的切向力，使永磁电机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，由此趋势产生的一种振荡转矩。当定子齿槽与永磁转子磁极的相对位置不同时，主磁路的磁导随之改变，进而产生转矩波动。因此，如何有效抑制齿槽转矩，进而降低转矩波动是齿槽电机亟待解决的问题。

目前，降低齿槽转矩的方法共有以下三种方案：

1.优化磁路：主要包括改变磁极的极弧系数、磁极偏移、斜极、磁极开槽、磁极偏心、采用不等厚永磁体、磁极分段错位、不等极弧系数组合、改变磁钢磁化方向、磁极凿孔、磁极削角等。

2.优化电枢：主要包括闭口槽结构、不等槽口宽、开辅助槽、采用磁性槽楔、斜槽、改变齿形、减小槽口宽度、减小齿尖饱和度等。

3.合理组合槽极比：采用合适的分数槽、增大每极槽数等。

但现实中以上方案的具体应用却存在一定局限性，如：斜槽法不适用于大批量生产；斜极法暂无实际可行的低成本解决方案；开辅助槽暂没有给出设计方法等。

发明内容

为避免现有降低齿槽转矩方法的不足之处，本发明提出一种通过设计分段斜极式转子降低转矩波动的方法，并设计了相应装配工装。在保证电机性能的同时减小齿槽转矩，有效降低转矩波动，并提高了装配工艺性。

转子斜极从原理上可以认为与定子斜槽基本一致，而本发明中转子分段斜极的一个重要作用就是可以削弱齿谐波电势、各次谐波以及齿槽转矩。分段斜极式转子结构如图1和图2所示。考虑到加工成本和装配工艺性，在满足电机性能的前提下将磁轭分为3～5段(视转子长径比决定段数)，并将磁钢也分成相应段数。斜极角度为对应定子斜槽的角度，例如：某型4极12槽电机对应斜一槽角度为30°，则采用分段斜极式转子结构时，斜极角度为30°。

基于上述原理，为实现发明目的采用如下技术解决方案：

所述一种分段斜极式转子降低转矩波动的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：应用Maxwell软件中RMxprt模型对电机进行磁路方案设计，确定斜槽的槽数；

步骤2：将RMxprt模型的设计结果导入Maxwell软件中3D模型中进行转矩波动校核，确认转矩波动是否达到要求；若没有达到要求，则返回步骤1调整斜槽槽数，直至转矩波动达到要求为止；

步骤3：设计分段斜极式转子，转子磁钢和磁轭分为3～5段，其中第一段磁钢和最后一段磁钢在径向投影的夹角与电机斜槽角度一致；