一种有聚磁效应的内嵌式永磁容错型游标电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电工、电机领域，特指一种有聚磁效应的内嵌式永磁容错型游标电机。
【背景技术】
[0002]直接驱动技术受到越来越多的关注，成为当前电机领域的研究热点之一。不同于其他驱动系统，高性能的电机作为直接驱动技术的核心，除了需要有高功率密度和高效率夕卜，低速大转矩能力以及系统的高可靠性也是必不可少的。
[0003]过去的几十年中，永磁电机以其固有的结构坚固、功率密度高和效率高等优势而极具吸引力。近些年来，为提高电机可靠性，通过采用单层分数槽集中绕组以及多相结构等方法而兴起的永磁容错电机也越来越受到广泛关注。与此同时，一种基于“磁齿轮效应”高转矩密度的新型永磁游标电机也开始进入人们视野。
[0004]游标电机通过在定子结构上引入调制极，对高速旋转的电枢绕组磁场以及低速旋转的外转子永磁体磁场进行有效调制，可以在定子电枢极数和槽数较少的情况下实现低速大转矩运行能力。同时在电机中采用多相结构、分数槽集中绕组以及加入容错齿，又可以使得游标电机的高可靠性得到保证。一股的表贴式永磁游标电机，存在稀土永磁材料用量较多，相邻N极和S极永磁体之间漏磁严重，稀土永磁体利用率较低等弊端。同时，其转子上铁耗较大，不便于冷却，易引起温度升高而有损材料性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决现有表贴式永磁游标电机中稀土永磁材料用量较多、相邻永磁体极间漏磁严重以及转子上铁耗较大的问题而提出的一种有聚磁效应的内嵌式永磁容错型游标电机。
[0006]本发明采用的技术方案是:一种有聚磁效应的内嵌式永磁容错型游标电机，包括同轴的外转子和内定子；所述外转子中沿着周向均匀嵌有N、S极交替切向充磁的幅向钕铁硼永磁材料；所述内定子包括宽度不等的且沿着电机圆周间隔分布的电枢齿和容错齿，电枢齿上绕有单层集中绕组，径向相对两齿上的集中绕组串联成一相绕组，五相绕组在10个电枢齿上呈顺时针A、D、B、E、C分布；电枢齿与容错齿的齿端开槽形成等宽的调制极，每两个调制极之间是间隔分布的槽口和小槽，小槽、槽口和调制极三者的高度相同，宽度互不相等。
[0007]进一步，所述小槽对应到圆心的角度Θ 1、调制极对应到圆心的角度θ2、槽口对应到圆心的角度θ3，满足关系式θ Θ 3;且每个电枢齿和容错齿上小槽的宽度相等，深度也相同。
[0008]进一步，在保证各调制极宽度相等的条件下，所述θ” θ2、θ3满足关系式:θ ι+2 θ2+θ3= 18° ;θ 3取值设定为4°，所述θ I取值范围为4.9°?5。。
[0009]进一步，所述小槽深度d的范围为1.8mm?2.2mm。
[0010]进一步，所述调制极在内定子圆周上形成等宽非均匀分布。
[0011]通过增大调制极宽度并优化槽深减小了电机的齿槽转矩，且优化至某一特定值时电机的输出转矩最大。
[0012]进一步，所述钕铁硼永磁材料为N、S极交替排列的矩形钕铁硼永磁材料。通过幅向排列永磁体用量更少。外转子中的幅向内嵌式永磁体采用切向充磁，产生了一定聚磁作用，提升了气隙磁密以及电机的输出转矩。
[0013]本发明具有以下有益效果:
[0014]1、本发明中N、S极交替排列的幅向矩形钕铁硼永磁材料嵌于外转子内，减小了外转子上钕铁硼的用量以及相邻永磁体极间的漏磁磁通，提高了稀土永磁材料的利用率，降低了电机的制造成本。
[0015]2、本发明中外转子内的永磁体米用切向充磁产生聚磁效果，在不增大电机体积的前提下，进一步增大了气隙磁密，提升了电机的输出转矩；本发明中外转子内嵌入幅向钕铁硼永磁材料结合采用切向充磁方式，大大减小了外转子上的铁耗，一定程度上提升了电机的效率。
[0016]3、本发明中所有定子齿上开有小槽，形成等宽的调制极，定子圆周采用非均匀分布以增大调制极宽度，通过对小槽宽度结合其深度的共同优化，当小槽宽度优化至一定范围时，可以有效减小电机齿槽转矩，并提升输出转矩，使得同样的低转速下能得到更大的功率密度。
【附图说明】
[0017]图1是本发明结构简图；
[0018]图2是原有永磁游标电机结构简图；
[0019]图3是电机定子局部放大图；
[0020]图4是本发明输出转矩随Θ1变化曲线；
[0021]图5是原有游标电机空载磁场分布图；
[0022]图6是本发明空载磁场分布图；
[0023]图7是本发明与原有游标电机输出转矩对比图；
[0024]图8是本发明与原有游标电机各部分损耗对比图；
[0025]图1-8中:1_外转子；2_内定子；3_电枢齿；4_容错齿；5_集中绕组；6_调制极；7-槽口 ；8_小槽；9_钕铁硼永磁材料。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明“多个”的含义是两个或两个以上。
[0028]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0029]参照图1，本发明包含外转子I和内定子2，且定、转子同轴；所述内定子2包括宽度不等的电枢齿3和容错齿4，电枢齿3上绕有单层集中绕组5，径向相对两齿上的集中绕组串联成一相绕组，五相绕组在定子10个电枢齿3上呈A、D、B、E、C顺指针分布；齿端开槽形成等宽的调制极6，每两个调制极6之间是间隔分布的槽口 7和小槽8，小槽8、槽口 7和调制极6三者的高度相同，宽度互不相等，转子中嵌有N、S极交替的幅向钕铁硼永磁材料并采用切向充磁。
[0030]参照图1、2、3，图3中所标注的Θ 1、Θ 2、Θ 3分别为图1、图2中小槽8、调制极6和槽口 7所对应到圆心的角度，d为小槽8深度，且每个齿上小槽8的宽度相等，深度也相同。在原有永磁游标电机(图2)中，定子齿上调制极