一种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法和结构的制作方法
【专利摘要】一种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法，该内置式永磁同步电动机具有电机定子、定子线圈、电机转子、永磁体、隔磁桥和电机转轴，在电机转子表面开若干个辅助槽，辅助槽是对称分布的。辅助槽的数量是4个。所述辅助槽是类三角形，在电机的两极之间，取中线作为对称轴，使类三角形的顶点在对称轴上，以转子外圆的一段作为类三角形的底边，作等腰三角形。所述类三角形顶角度数以对称轴为中心，以对称轴上某一固定的点为顶点作等腰三角形，分析改变顶角β的大小，得到优化齿槽转矩的最佳角度。在顶角度数不变的情况下，改变类三角形的高度h，当三角形的高度h增加时，齿槽转矩先减小后增大，最后再增大，由此得出三角形顶点的最佳位置。
【专利说明】
-种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法和结构
技术领域
[0001] 本发明属于电机技术领域，特别设及一种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的 方法和结构。
【背景技术】
[0002] 永磁同步发电机齿槽转矩和很多因素有关，例如:永磁磁极参数，电枢参数，电枢 槽数和极数。通过改变磁极的极弧系数、采用不等厚的永磁体、磁极偏移、斜极、磁极分段、 改变槽口宽度、改变齿的形状、斜槽、开辅助槽、选择合理的槽数等都可W使电机的齿槽转 矩发生变化。
[0003] 然而运些方法在降低齿槽转矩的同时，电磁转矩也跟着降低，电磁转矩脉动相应 增加；另外，一些措施经济成本比较高，加工工艺也比较复杂；除此之外，不同结构不同参数 的永磁电机采用同一种方法也会有不同的效果。因此，针对具体的电机结构参数，采用合适 的方法才可W有效的降低齿槽转矩。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法和结构。通 过削弱内置式永磁同步电动机的齿槽转矩来提高永磁同步电机的性能。
[0005] -种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法，该内置式永磁同步电动机具有 电机定子、定子线圈、电机转子、永磁体、隔磁桥和电机转轴，其特征在于，在电机转子表面 开若干个辅助槽，辅助槽是对称分布的。
[0006] 辅助槽的数量是4个。
[0007] 所述辅助槽是类=角形，在电机的两极之间，取中线作为对称轴，使类=角形的顶 点在对称轴上，W转子外圆的一段作为类=角形的底边，作等腰=角形。
[000引所述类=角形顶角度数W对称轴为中屯、，W对称轴上某一固定的点为顶点作等腰 =角形，分析改变顶角e的大小，得到优化齿槽转矩的最佳角度。
[0009] 在顶角度数不变的情况下，改变类=角形的高度h，当=角形的高度h增加时，齿槽 转矩先减小后增大，最后再增大，由此得出=角形顶点的最佳位置。
[0010] -种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的结构，该内置式永磁同步电动机具有 电机定子、定子线圈、电机转子、永磁体、隔磁桥和电机转轴，其特征在于，在电机转子表面 具有若干个辅助槽，辅助槽是对称分布的。
[0011] 所述辅助槽是类=角形，在电机的两极之间，取中线作为对称轴，使类=角形的顶 点在对称轴上，W转子外圆的一段作为类=角形的底边，作等腰=角形。
[0012] 辅助槽的数量是4个。
[0013] 齿槽转矩是永磁电机定子绕组不通电的前提下，转子磁极和定子铁屯、之间相互作 用产生的转矩。它体现了永磁体磁极与电枢齿槽之间相互作用力的切向分量谐波。定义为 电机不通电时磁场能量W相对转子位置角a的负导数。数学表达式为：
[0014]
[0015] 此外，电机的能量大部分储存在定子与转子之间的气隙中，即，
[0016]
[0017] 式中，是真空磁导率，为气隙磁密。由上述两个公式可W看出，气隙磁场储存能量 的多少，直接关系着齿槽转矩的大小。
[0018] 本发明通过在转子开槽，改变气息磁场的谐波分量，从而使气隙磁场的储能量发 生变化，本发明是在转子开槽，旨在改变电机气隙磁密波形，工艺简单，不影响电机其他特 性，与定子齿开辅助槽相比，机械特性好，容易达到效果，可W有效减小齿槽转矩，提高电机 控制精度。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明实施例中的电机剖视图。
[0020] 图2是图1的1/4局部放大图。
[0021] 图3是实施例中顶角优化效果示意图。
[0022] 图4是实施例中类S角形的高度优化效果示意图。
[0023] 其中，1-电机定子，
[0024] 2--定子槽，
[0025] 3--线圈，
[00%] 4--永磁体，
[0027] 5-隔磁桥，
[002引 6--电机转子，
[0029] 7-电机转轴，
[0030] 8--辅助槽。
【具体实施方式】
[0031] 本发明是在转子开槽，改变电机的气隙磁密，使气隙储能量发生变化，最终减小电 机的齿槽转矩。辅助槽的槽型是类=角形，在电机的两极之间，取中线作为对称轴，使类= 角形的顶点在对称轴上，W转子外圆的一段作为类=角形的底边，作等腰=角形。根据对称 性，开槽是在每对极之间，因此有几对极就需要开几个槽。本例电机共有四对极，因此要开 四个槽。
[0032] 类=角形顶角度数不同也将会影响气隙磁密的波形变化。首先要W对称轴为中 屯、，W对称轴上某一固定的点为顶点作等腰=角形，利用参数化分析的方法，改变顶角e的 大小，随着e的增加，齿槽转矩先增大，接着减小，然后再增大，如附图3所示。由此可W得到 优化齿槽转矩的最佳角度。
[0033] 类=角形的高度h不同也会影响气隙磁密，还会影响电机工作时的震动噪声，因此 选择合适的高度也有利于更好的减小齿槽转矩，同样利用参数化的方法，在顶角度数不变 的情况下，改变类=角形的高度h，当=角形的高度增加时，齿槽转矩先减小后增大，最后再 增大，但是由于本电机转子半径为37mm，而辅助槽在转子上，所W辅助槽顶点位置一定是在 转子半径之内，由此可W得出=角形顶点的最佳位置，如附图4所示。
[0034]本发明采用在转子开槽的方法，在不影响电机其他特性的条件下，改变气息的磁 密波形，减小电机齿槽转矩，工艺简单，针对性强，易于实现，对于提高电机的控制精度有很 大研究意义。
【主权项】
1. 一种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法，该内置式永磁同步电动机具有电 机定子、定子线圈、电机转子、永磁体、隔磁桥和电机转轴，其特征在于，在电机转子表面开 若干个辅助槽，辅助槽是对称分布的。2. 如权利要求1所述的优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法，其特征在于，辅助 槽的数量是4个。3. 如权利要求1所述的优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法，其特征在于，所述 辅助槽是类三角形，在电机的两极之间，取中线作为对称轴，使类三角形的顶点在对称轴 上，以转子外圆的一段作为类三角形的底边，作等腰三角形。4. 如权利要求3所述的优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法，其特征在于，所述 类三角形顶角度数以对称轴为中心，以对称轴上某一固定的点为顶点作等腰三角形，分析 改变顶角邱勺大小，得到优化齿槽转矩的最佳角度。5. 如权利要求4所述的优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的方法，其特征在于，在顶 角度数不变的情况下，改变类三角形的高度h，当三角形的高度h增加时，齿槽转矩先减小后 增大，最后再增大，由此得出三角形顶点的最佳位置。6. -种优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的结构，该内置式永磁同步电动机具有电 机定子、定子线圈、电机转子、永磁体、隔磁桥和电机转轴，其特征在于，在电机转子表面具 有若干个辅助槽，辅助槽是对称分布的。7. 如权利要求6所述的优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的结构，其特征在于，所述 辅助槽是类三角形，在电机的两极之间，取中线作为对称轴，使类三角形的顶点在对称轴 上，以转子外圆的一段作为类三角形的底边，作等腰三角形。8. 如权利要求6所述的优化内置式永磁同步电动机齿槽转矩的结构，其特征在于，辅助 槽的数量是4个。
【文档编号】H02K21/02GK105978273SQ201610455398
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】徐蓉, 邹海荣
【申请人】上海电机学院