[发明专利]一种低转矩脉动轮毂电机及气隙磁场谐波群设计方法

权利要求书

1.一种低转矩脉动轮毂电机，转子同轴套在定子外部，转子和定子之间设有气隙，其特征是：定子上绕有相互串联构成星三角连接的第一绕组和第二绕组，转子上沿圆周方向均匀嵌入2P_r对永磁组，P_r为永磁极对数，每对永磁组由布置成V型结构的两块永磁体构成，所述的V型结构的中心线沿半径方向且V型开口朝内，每块永磁体的径向截面为矩形，内外斜向方向为矩形的长边方向，每块永磁体的充磁方向是垂直于自身的长边方向，一对永磁组的两块永磁体的充磁方向相同，相邻两对永磁组的充磁方向相反；对应于每对永磁组的转子内表面有一段削极弧段，共2P_r段削极弧段，每段削极弧段相对于V型结构的中心线对称布置，在每段削极弧段处的气隙为厚度非均匀气隙。

2.根据权利要求1所述的一种低转矩脉动轮毂电机，其特征是：所述的非均匀气隙的厚度g_min为非削极弧段处的均匀气隙厚度，τ_p为转子一极跨距对应的机械角度，θ_s为转子的机械角度，-λτ_p≤θ_s≤λτ_p，0.35≤λ≤0.425。

3.根据权利要求2所述的一种低转矩脉动轮毂电机，其特征是：所述的削极弧段所占角度S与所述的机械角度τ_p的比值范围是：0.7≤S/τ_p≤0.85。

4.根据权利要求1所述的一种低转矩脉动轮毂电机，其特征是：所述的星三角连接为：A、B、C三相电流从所述的第一绕组首端三相进入后从第一绕组末端三相流出，A相电流进入所述的第二绕组的A相首端和C相末端，B相电流进入第二绕组的B相首端和C相末端，C相电流进入第二绕组的C相首端和B相末端，构成星三角连接，A、B、C三相电流从第一绕组进入第二绕组后相位各自超前π/6。

5.一种低转矩脉动轮毂电机气隙磁场谐波群设计方法，其特征是：

步骤1)：根据电机的永磁气隙磁密和电枢绕组气隙磁密合成出电机在负载运行情况下的合成气隙磁密；

步骤2)：当永磁气隙磁密谐波和电枢绕组气隙磁密谐波两者的空间阶次k₁、k₂相等且时间n₁、n₂阶次相等时，所述的合成气隙磁密中的合成气隙磁密谐波作为第一子群，当所述的第一子群中谐波的幅值大于或等于设定的转矩群参考值时，则对应的谐波为转矩群，反之，则为第一低能群；

步骤3)：当永磁气隙磁密和电枢绕组气隙磁密两者的空间阶次k₁、k₂相等，且时间阶次n₁、n₂不同，合成气隙磁密谐波H_{k_n}作为第二子群；当所述的第二子群中谐波的幅值大于或等于设定的脉动群参考值时，则对应的谐波为脉动群，反之，则为第二低能群；当所述的脉动群中的谐波均是永磁气隙磁密谐波，为永磁侧脉动群；当所述的脉动群中的谐波均是电枢绕组气隙磁密谐波，为电枢侧脉动群；

步骤4)：对于所述的转矩群和所述的永磁侧脉动群，将电机每一极处的转子内表面设成削极弧段，共2P_r段削极弧段，P_r为永磁极对数，每段削极弧段相对于电机每一极的径向中心线对称，使每段削极弧段处的气隙为厚度非均匀气隙；

步骤5)：对于所述的转矩群和所述的电枢侧脉动群，在电机定子上绕有相互串联的第一绕组和第二绕组且第一绕组和第二绕组呈星三角连接。

6.根据权利要求5所述的气隙磁场谐波群设计方法，其特征是：步骤5)后，再计算出转子侧的非均匀气隙的永磁气隙磁密、第一绕组生成的气隙磁密以及呈星三角连接的第二绕组生成的气隙磁密，将所述的第一绕组生成的气隙磁密以及呈星三角连接的第二绕组生成的气隙磁密合成为定子侧的电枢绕组气隙磁密，将所述的转子侧的非均匀气隙的永磁气隙磁密和所述的定子侧的电枢绕组气隙磁密合成为优化的合成磁场。