一种新型具有高转矩密度的电动滚筒

1.本发明涉及一种新型具有高转矩密度的电动滚筒，属于电机领域。


背景技术：

2.电动滚筒属于一种传送带驱动装置，多工作在低速大转矩状态，现有电动滚筒多将驱动电机经齿轮减速后驱动滚筒旋转，此种电动滚筒的体积与重量均较大，转矩密度较低。直驱式电动滚筒的永磁外转子驱动电机的转子与滚筒固定，转子旋转时带动滚筒旋转，具有结构简单，成本低的优点，但是如何使得直驱式电动滚筒能够稳定工作在低速大转矩状态并且具备较高的转矩密度属于待研究的课题。


技术实现要素：

3.本发明为了克服以上不足，提供了一种具有高转矩密度的电动滚筒，通过采用磁场调制永磁电机作为驱动电机使得电动滚筒具有低速大转矩的输出特性。
4.本发明的技术方案是：一种具有高转矩密度的电动滚筒，所述电动滚筒包括外转子永磁电机与滚筒，所述滚筒固定在外转子的外周面上，外转子包括转子铁芯与永磁体，多个永磁体沿周向均匀分布在转子铁芯的内周面，所述多个永磁体形成halbach阵列结构，定子包括多个定子齿，相邻定子齿之间形成定子槽，所述外转子永磁电机为磁场调制永磁电机，选取所述定子极数为p1，转子极数为p2，p2/p1的值在14至17之间。
5.进一步的，选取所述定子的槽口系数为0.70-0.75，选取极弧系数为0.58-0.64，选取定子内径与定子外径的比值在0.64-0.68之间。
6.进一步的，选取定子轭部的磁密为1.58t-1.62t。
7.进一步的，选取永磁体的磁化长度为2.4mm-2.6mm。
8.本发明通过采用磁场调制永磁电机作为驱动电机使得电动滚筒具有低速大转矩的输出特性，同时通过对p2/p1、槽口系数、极弧系数、定子内径与定子外径的比值、定子轭部的磁密以及永磁体的磁化长度进行优化，使得电动滚筒具有高转矩密度。
附图说明
9.图1是外转子永磁电机结构示意图；
10.图2是转矩t(p.u.)与p2/p1关系图；
11.图3是功率因数与p2/p1关系图；
12.图4是转矩t(p.u.)与槽口系数关系图；
13.图5是功率因数与槽口系数关系图；
14.图6是转矩t(p.u.)与极弧系数关系图；
15.图7是转矩t(p.u.)与d2/d1关系图；
16.图8是转矩t(p.u.)与定子轭部磁密关系图；
17.图9是功率因数与定子轭部磁密关系图；
18.图10是转矩t(p.u.)与永磁体磁化长度关系图；
19.图1-10中所示：1、转子铁芯；2、主磁钢；3、定子齿。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明作详细描述：
21.一种具有高转矩密度的电动滚筒，所述电动滚筒包括外转子永磁电机与滚筒，所述滚筒固定在外转子的外周面上，如图1所述，外转子包括转子铁芯1与永磁体，多个永磁体沿周向均匀分布在转子铁芯1的内周面，定子包括多个定子齿3，相邻定子齿之间形成定子槽，所述外转子永磁电机为磁场调制永磁电机，通过采用磁场调制永磁电机作为驱动电机使得电动滚筒具有低速大转矩的输出特性。
22.进一步的，如图2与图3所示，所述定子极数为p1，转子极数为p2，对p2/p1的值进行优化，分别分析了转矩t(p.u.)与p2/p1的关系，功率因数pf与p2/p1的关系，选取p2/p1的值在14至17之间，使得电机具备较大的转矩。
23.进一步的，如图4与图5所示，对槽口系数的值进行优化，所述槽口系数为槽开口宽度与定子槽距的比值，分别分析了转矩t(p.u.)与槽口系数的关系，功率因数pf与槽口系数的关系，选取所述定子的槽口系数为0.70-0.75，如图6所示，对极弧系数的值进行优化，所述极弧系数为永磁体的极弧长度与转子极距的比值，选取极弧系数为0.58-0.64，如图7所示，对d2/d1的值进行优化，选取定子内径d2与定子外径d1的比值在0.64-0.68之间，使得电机具备较大的转矩。
24.进一步的，如图8与图9所示，对定子轭部的磁密进行优化，分别分析了转矩t(p.u.)与定子轭部磁密的关系，功率因数pf与定子轭部磁密的关系，选取定子轭部的磁密为1.58-1.62t，使得电机具备较大的转矩。
25.进一步的，如图10所示，对永磁体的磁化长度进行优化，选取永磁体的磁化长度为2.4mm-2.6mm，使得电机具备较大的转矩。


技术特征：
1.一种新型具有高转矩密度的电动滚筒，所述电动滚筒包括外转子永磁电机与滚筒，所述滚筒固定在外转子的外周面上，外转子包括转子铁芯与多个永磁体，所述多个永磁体沿周向均匀分布在所述转子铁芯的内周面，所述多个永磁体形成halbach阵列结构，定子包括多个定子齿，相邻定子齿之间形成定子槽，其特征在于，所述外转子永磁电机为磁场调制永磁电机，选取所述定子极数为p1，转子极数为p2，p2/p1的值在14至17之间。2.根据权利要求1所述的一种新型具有高转矩密度的电动滚筒，其特征在于，选取所述定子的槽口系数为0.70-0.75，选取极弧系数为0.58-0.64，选取定子内径与定子外径的比值在0.64-0.68之间。3.根据权利要求1所述的一种新型具有高转矩密度的电动滚筒，其特征在于，选取定子轭部的磁密为1.58t-1.62t。4.根据权利要求1所述的一种新型具有高转矩密度的电动滚筒，其特征在于，选取永磁体的磁化长度为2.4mm-2.6mm。

技术总结
本发明提供一种具有高转矩密度的电动滚筒，属于电机领域，所述电动滚筒包括外转子永磁电机与滚筒，所述滚筒固定在外转子的外周面上，外转子包括转子铁芯与永磁体，多个永磁体沿周向均匀分布在转子铁芯的内周面，所述多个永磁体形成HALBACH阵列结构，定子包括多个定子齿，相邻定子齿之间形成定子槽，所述外转子永磁电机为磁场调制永磁电机，使得电动滚筒具有低速大转矩的输出特性，选取所述定子极数为P1，转子极数为P2，P2/P1的值在14至17之间，选取所述定子的槽口系数为0.70-0.75，选取极弧系数为0.58-0.64，选取定子内径与定子外径的比值在0.64-0.68之间，选取定子轭部的磁密为1.58T-1.62T，选取永磁体的磁化长度为2.4mm-2.6mm，使得电动滚筒具有高转矩密度。使得电动滚筒具有高转矩密度。使得电动滚筒具有高转矩密度。


技术研发人员：王森 闫鸿魁 田卫华 王艳 田景贺 丁伟 刘炜 张悦 朱玥 李鑫 李嘉欣 陈楠 吴嘉泽 赵殿哲
受保护的技术使用者：沈阳工程学院
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/1/23