新型低振噪容错式永磁磁通切换电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型低振噪容错式永磁磁通切换电机。具体包括：将容错式永磁磁通切换电机定子的容错齿分割成两个细容错齿，细容错齿齿宽为原容错齿宽的一半，两个细容错齿之间的间距与原容错齿齿宽相等。容错式永磁磁通切换电机气隙磁密大，定子齿细窄，振动噪声明显。本实用新型在基于容错式永磁磁通切换电机设计的基础上，电机定子采用双容错齿结构，来减小电机振动噪声，同时电机的电磁性能也得到改善，包括在转矩略微降低的前提下，明显减小电机齿槽转矩，优化反电动势波形以及减小转矩波动。
【专利说明】
新型低振噪容错式永磁磁通切换电机
技术领域
[0001]本实用新型涉及到磁通切换电机，特别是容错式永磁磁通切换电机的振动噪声削弱，属于新型电机制造的技术领域。
【背景技术】
[0002]目前容错式永磁磁通切换电机已经得到了广泛的应用，从汽车到航空航天的众多领域，容错式永磁磁通切换电机都扮演着十分重要的角色。这主要得益于容错式永磁磁通切换电机的几个显著特点，包括高转矩密度、高机械强度及容易散热等。容错式永磁磁通切换电机采用了高磁能积的磁性材料取代了传统的励磁绕组，不仅消除了励磁绕组带来的负面影响，而且简化了电机的机械结构，使电机运行可靠性提高，机械损耗也相应的减小。
[0003]容错式永磁磁通切换电机除了具备永磁电机的特点外体积小、功率密度高、效率高等)，其特殊之处还在于:
[0004](I)物理隔离:采用集中绕组，并且每个齿上只绕制一相绕组，绕组间通过容错齿隔离，这样就使得各相绕组之间不存在物理上的接触，避免了相间短路故障；
[0005](2)热隔离:由于发热的因素，如绕组等都在定子上，容易散热。
[0006](3)气隙磁密大:容错式永磁磁通切换电机气隙磁密大，使得电机输出转矩大，同时定子齿细窄，导致电机会产生较大的振动噪声。
[0007]虽然容错式永磁磁通切换电机拥有一系列的优点，但由于永磁体，电枢绕组都在定子上，因此定子齿细窄，从而引起电机较大的振动和噪声，减少容错式永磁磁通切换电机的振动噪声成为国内外研究的热点。
[0008]随着永磁材料性能的不断提高，容错式永磁磁通切换电机越来越广泛的应用于高性能的速度和位置控制系统。这些应用除了需要电机具备安全性和带故障运行能力外，在电机的工作稳定性、振动和噪声方面也提出了更高的要求。所以降低振动噪声是非常具有价值的。
[0009]容错式永磁磁通切换电机的振动噪声来源包括机械振动噪声(转子轴承摩擦)，电磁振动噪声。其中电磁振动噪声是引起容错式永磁磁通切换电机振动噪声的主要原因。电机气隙中的低阶径向力波会产生较大电磁振动噪声，削弱气隙中低阶径向力波可以有效抑制电磁振动噪声。因此本专利提出了一种在保证电机电磁性能不变差很多甚至更优的前提下，电机气隙的低阶径向力波可以明显被削弱的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，降振减噪效果明显。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型是在现有的容错式永磁磁通切换电机振动噪声大的缺陷基础上，提出的一种新型定子结构，目的在于降低容错式永磁磁通切换电机的振动噪声。新型低振噪容错式永磁磁通切换电机的定子采用双容错齿结构，用来减小电机振动噪声，同时在转矩略微降低的前提下，可以显著的减少齿槽转矩、优化反电动势波形以及减小输出转矩波动，提升电机性能。
[0011]具体地说，本实用新型是采取以下的技术方案来实现的:新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，包括定子，转子，定子与转子之间为气隙；
[0012]所述定子采用双容错齿结构，定子内侧交错的分布有容错齿和定子齿，所述容错齿分割成两个细容错齿，定子齿中间内嵌有永磁体，且定子齿上绕有电枢绕组，各个所述电枢绕组之间被两个细容错齿隔开;所述转子为等齿宽的凸极结构，所述定子齿齿宽的一半与转子齿宽的相等。
[0013]进一步，所述电枢绕组采用五相通电，为集中式分数槽绕组，每个齿上只绕一相绕组。
[0014]进一步，所述定子和转子部分由具有高磁导率的硅钢片叠压制成。
[0015]进一步，所述定子齿齿宽的一半和每个细容错齿齿宽满足16:7。
[0016]本实用新型具有以下有益效果:
[0017]1.新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，能够减小振动噪声，使电机振动噪声方面的性能有明显的提升。
[0018]2.定子采用双容错齿结构，所述定子齿齿宽与两个细容错齿齿宽满足16: 7，能够在转矩略微下降的前提下，有效的减小齿槽转矩，使反电动势波形更加正弦，有效的降低输出转矩波动。
[0019]5.绕组间通过双容错齿隔离，不存在物理接触，避免了相间短路故障。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机和传统容错式永磁磁通切换电机的结构示意对比图；(a)为传统容错式永磁磁通切换电机的结构示意图；(b)本实用新型的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机结构示意图。
[0021]图2为本实用新型的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机和传统容错式永磁磁通切换电机齿槽转矩比较图。
[0022]图3为本实用新型的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机和传统容错式永磁磁通切换电机的反电动势比较图。
[0023]图4为本实用新型的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机和传统容错式永磁磁通切换电机的反电动势谐波比较图。
[0024]图5为本实用新型的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机和传统容错式永磁磁通切换电机的输出转矩比较图。
[0025]图6为本实用新型的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机和传统容错式永磁磁通切换电机的径向力波比较图。
[0026]图7为本实用新型的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机和传统容错式永磁磁通切换电机的声功率级比较图。
[0027]图1中标号名称:1、永磁体，2、电枢绕组，3、转子，4、定子，5、容错齿，6、定子齿。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0029]新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，包括定子4，转子3，定子4与转子3之间为气隙;所述定子4采用双容错齿5结构，定子4内侧交错的分布有容错齿5和定子齿6，所述容错齿5分割成两个细容错齿5，所述定子齿6中间内嵌有永磁体I，且定子齿上6绕有电枢绕组2，各个所述电枢绕组2之间被两个细容错齿5隔开;所述转子3为等齿宽的凸极结构，所述定子齿6齿宽的一半和每个细容错齿5齿宽满足16:7。
[0030]所述电枢绕组2采用五相通电，为集中式分数槽绕组，每个齿上只绕一相绕组。
[0031]所述定子4和转子3部分由具有高磁导率的硅钢片叠压制成。
[0032]所述定子齿齿宽的一半和转子齿齿宽相等。
[0033]如图1所示，通过对比发现，新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，包括定子4和转子3;定子4采用双容错齿5结构，具体包括:将容错式永磁磁通切换电机定子的容错齿5分割成两个细容错齿5，细容错齿5齿宽为原容错齿5宽的一半，两个细容错齿5间距与原容错齿5齿宽相等;定子4上包含有电枢绕组2和永磁体I;转子3为等齿宽的凸极结构;定子4与转子3之间为气隙；每个定子4的齿部内嵌一个永磁体I。采用五相电流通电，电枢绕组2间同过两个等宽的细容错齿5隔开，降低绕组间相互影响。
[0034]本实用新型中新型低振噪容错式永磁磁通切换电机定子采用双容错齿结构，如图2所示，能够有效的减小齿槽转矩，新型低振噪容错式永磁磁通切换电机相比于传统容错式永磁磁通切换电机齿槽转矩降低43%。优化反电动势波形，如图3和图4所示，新型低振噪容错式永磁磁通切换电机反电动势波形更正弦，反电动势畸变率由9.1%降低到7.6%。减小输出转矩波动，如图5所示，新型低振噪容错式永磁磁通切换电机相比于传统容错式永磁磁通切换电机转矩由27.lN/m下降到25.4N/m，转矩下降6.3 %。但是转矩波动从5.8 %下降到3.8%。如图6所示，新型低振噪容错式永磁磁通切换电机的低阶径向力波(2阶)明显降低，O阶是平均径向力不会引起电磁振动噪声。电机在振动噪声方面的性能有明显的提升，如图7所示，新型低振噪容错式永磁磁通切换电机的总声功率级从73.4dB下降到68.ldB，噪声下降约66%，降噪效果明显。同时，结合容错永磁电机高转矩密度、高效率和容错性的优点，新型低振噪容错式永磁磁通切换电机获得更加优异的性能。
[0035]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
【主权项】
1.新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，其特征在于，包括定子(4)，转子(3)，定子(4)与转子(3)之间为气隙； 所述定子(4)采用双容错齿(5)结构，定子(4)内侧交错的分布有容错齿(5)和定子齿(6)，所述容错齿(5)分割成两个细容错齿(5)，定子齿(6)中间内嵌有永磁体(I)，且定子齿(6)上绕有电枢绕组(2)，各个所述电枢绕组(2)之间被两个细容错齿(5)隔开;所述转子(3)为等齿宽的凸极结构，所述定子齿(6)齿宽的一半与转子(3)齿宽的相等。2.根据权利要求1所述的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，其特征在于，所述电枢绕组(2)采用五相通电，为集中式分数槽绕组，每个齿上只绕一相绕组。3.根据权利要求1所述的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，其特征在于，所述定子(4)和转子(3)部分由具有高磁导率的硅钢片叠压制成。4.根据权利要求1所述的新型低振噪容错式永磁磁通切换电机，其特征在于，所述定子齿(6)齿宽的一半和每个细容错齿(5)齿宽满足16:7。
【文档编号】H02K1/24GK205509813SQ201620060777
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】刘国海, 汪政, 赵文祥, 毛彦欣
【申请人】江苏大学