[发明专利]一种采用内置式磁极削弱齿槽转矩的永磁同步电动机结构

说明书

本发明公开一种采用内置式磁极削弱齿槽转矩的永磁同步电动机结构，其包括定子、转子和转轴，所述转轴套接固定于转子的中轴孔上，所述转子位于圆环型的定子内侧，所述定子内部沿圆周方向环绕设有多极定子槽，定子槽内分布有集中绕组，所述转子内部沿圆周方向环绕设有多极永磁安装槽，所述永磁安装槽包括两个对称设置的永磁体槽，两个永磁体槽之间形成U型结构，两个永磁体槽靠近转轴的一端且相互连接处分别内嵌固定有铁芯桥，所述铁芯桥的两端分别紧靠于转子，两个永磁体槽的中部分别内嵌固定有永磁体。本发明能够解决齿槽转矩导致转矩波动，降低永磁电机伺服驱动系统的控制特性和运行可靠性，影响系统的控制精度，并引起振动、噪声等问题。

技术领域

本发明属于永磁电机领域，特别涉及一种采用内置式磁极削弱齿槽转矩的永磁同步电动机结构。

背景技术

永磁同步电动机以其高效、高转矩密度、低振动噪声的性能特点而被广泛应用于工业运用之中。但齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一，是高性能永磁电机设计和制造中必须考虑和解决的关键问题，削弱齿槽转矩不仅能降低电机运转时产生的振动和噪声，也能够提高电机在速度控制系统中的低速性能和在位置控制系统中的高精度定位。

目前永磁电机的齿槽转矩削弱方法主要存在以下问题：

1、许多方法在降低齿槽转矩的同时会导致电机输出转矩的降低，甚至可能导致电磁转矩脉动的增加。因此，在应用时应综合考虑，既要考虑到齿槽转矩脉动，又要考虑到电磁转矩脉动，根据实际情况采用合适的削弱方法，既可以是一种，也可以是几种的组合。

2、在传统永磁电机中，电机槽开口导致气隙不均匀，气隙磁密波形畸变严重，会对电机的齿槽转矩和转矩脉动产生较大影响，同时槽开口过小虽然能减小齿槽转矩，但是也导致了加工和下线困难，也降低了电机的槽满率。

3、虽然很多方法都可以实现削弱齿槽转矩，但是有些方法有明显的缺点，实际中很难广泛的应用，例如分数槽绕组会使磁场分布不均匀，产生不平衡磁拉力；定子斜槽减少定子槽面积，影响绕组镶嵌，同时增加电机的杂散损耗及漏磁；转子斜极会产生轴向不平衡磁拉力；不等磁片厚度容易使电机空载反电动势过大和温度场局部饱和；永磁体分段错位结构复杂，制造工艺困难。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种采用内置式磁极削弱齿槽转矩的永磁同步电动机结构，以解决齿槽转矩导致转矩波动，降低永磁电机伺服驱动系统的控制特性和运行可靠性，影响系统的控制精度，并引起振动、噪声等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用内置式磁极削弱齿槽转矩的永磁同步电动机结构，包括定子、转子和转轴，所述转轴套接固定于转子的中轴孔上，所述转子位于圆环型的定子内侧，所述定子内部沿圆周方向环绕设有多极定子槽，定子槽内分布有集中绕组，所述转子内部沿圆周方向环绕设有多极永磁安装槽，所述永磁安装槽包括两个对称设置的永磁体槽，两个永磁体槽之间形成U型结构，两个永磁体槽靠近转轴的一端且相互连接处分别内嵌固定有铁芯桥，所述铁芯桥的两端分别紧靠于转子，两个永磁体槽的中部分别内嵌固定有永磁体。

进一步的，所述定子面向气隙处的内表面上沿圆周方向间隔开有多个辅助凹槽。

进一步的，所述集中绕组共有三相，同相绕组相互串联。

进一步的，两个永磁体槽连接处内嵌固定的铁芯桥厚度相同。

进一步的，所述永磁体的磁极长度与厚度比为4.5-5.5，且永磁体的长度不少于永磁体槽的三分之一。

本发明采用以上技术方案，具有以下技术效果：