一种削弱永磁电机转矩脉动的机构的制作方法

本发明涉及的是永磁电机领域，具体是一种削弱电机转矩脉动的机构。

背景技术：

电机实质上是一种将能量在电能与机械能之间进行转换的电磁装置，而这个能量转换的过程所必须的基础就是气隙磁场。为电机提供气隙磁场的方法有两种：一种方法是将电流通入专门的励磁绕组，由励磁电流建立磁场，即电励磁电机。电励磁电机需要励磁系统和励磁电流。另一种方法则不通过外电路提供激励，而是通过固定在转子上的永磁体来产生磁场，因此不需要滑环电刷。这种电机即永磁电机。

相比传统电励磁电机，永磁电机不需要励磁绕组与励磁电源，可提高电机功率因数，简化电机结构。由于稳定运行时不存在转子铜耗，且免去了励磁装置的维修，因此永磁电机具有降低损耗提高效率、冷却更加简单、运行更可靠等优势。正是基于以上优点，永磁电机的应用领域十分广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。而随着现代控制技术的发展，永磁材料性能的提高、价格的降低以及加工工艺的完善。永磁电机的种类与应用领域也不断扩大。

而在众多应用场合中，有很多场合需要电机具有较小的转矩脉动，降低振动与噪声。转矩脉动是永磁电机的一个固有缺陷。当转矩脉动频率与电机定子或者转子的共振频率一致时，会放大电机中的振动和噪声。另外，在电动机中转矩脉动这一问题会限制电机在高精度系统中的应用。因此，转矩脉动是衡量电机性能的一个重要指标。如何削弱甚至消除转矩脉动有着十分重要的意义。

转矩脉动受到电机结构参数和控制策略影响。电机结构参数引起转矩脉动的因素主要有电磁因素的影响、齿槽结构的影响、电流换相的影响、电枢反应的影响以及机械工艺的影响等。

目前，已经有许多削弱转矩脉动的方法，例如：定子斜槽、转子斜极、优化磁极形状、采用分段磁极、极槽配合以及优化控制策略等方法。这些方法能够削弱一部分转矩脉动，但是并不能彻底解决转矩脉动问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种削弱永磁电机转矩脉动的机构，削弱永磁电机的转矩脉动。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种削弱永磁电机转矩脉动的机构，包括定子、转子和设置于转子端部的传动机构，传动机构包括内齿轮、支撑轴和设置于支撑轴上并与内齿轮啮合的传动齿轮，传动齿轮与转子转动连接，支撑轴设置于转子上并与转子的轴线平行，内齿轮固定设置于定子或电机壳体上，且内齿轮与定子同轴设置。

优选的，传动机构包括多个传动齿轮，且传动齿轮与支撑轴一一对应，在沿转子周向的方向上，相邻支撑轴的外侧端之间设有金属连接板。

优选的，转子端部设有多组相互独立的传动机构。

优选的，转子两端均设有传动机构。

优选的，支撑轴设置于转子的减重孔内，支撑轴的长度大于转子的长度。

优选的，支撑轴为金属棒。

本发明结构简单，制造成本低，具有较强的推广价值，本发明利用传动齿轮旋转的速度替代转动惯量大的机构，该结构能够替代传统大飞轮，能够使得电机输出转矩更加稳定，降低了电机运行时的振动与噪声，扩大了电机的应用领域。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明实施例1结构示意图；

图3为本发明实施例2结构示意图；

图4为本发明实施例3结构示意图；

图5为本发明实施例4结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种削弱永磁电机转矩脉动的机构，包括定子1、转子2和设置于转子2端部的传动机构，传动机构包括内齿轮3、支撑轴4和设置于支撑轴4上并与内齿轮3啮合的传动齿轮5，支撑轴4内侧端与转子2端部连接且支撑轴4与转子2的轴线平行，内齿轮3固定设于定子1或电机壳体8上，且内齿轮3与定子1同轴设置。

优选的，传动机构包括多个传动齿轮5，且传动齿轮5与支撑轴4一一对应，在沿转子2周向的方向上，相邻支撑轴4的外侧端之间设有金属连接板6，防止支撑轴4发生偏移和扭曲。

优选的，转子2端部设有多组相互独立的传动机构，每组传动机构的传动齿轮5在同一竖直平面内，各组的传动齿轮5实现多层分布，相互之间不影响。

实施例1

如图2所示，内齿轮3固定设于定子1上，传动齿轮5通过轴承与支撑轴4连接，支撑轴4通过焊接或其他固定方式与转子2连接，转子2一端设有传动机构，当电机工作时，传动齿轮5随转子2的转动而运动，同时由于传动齿轮5与固定在定子1上的内齿轮3啮合，传动齿轮5本身还绕支撑轴4高速自转，当转子2旋转一周，传动齿轮5本身自转多个周期，具体周期数与传动齿轮5和内齿轮3的齿比有关。

当电机输出转矩脉动平稳时，传动齿轮5随转子2运动，同时自身高速自转；当电机转矩出现脉动后，传动齿轮5由于自身惯性作用仍然继续维持原速度发生高速自转。在内齿轮3的作用下，能够阻碍转子2脉动，削弱转矩脉动的幅值，降低电机运行振动和噪声，维持转子平稳转矩输出。

实施例2

如图3所示，内齿轮3固定设于定子1上，转子2两端均设有传动机构，其工作过程参照实施例1，转子2两端的传动机构可使产生的更大的转动惯量，能进一步削弱转矩脉动的幅值，降低电机运行振动和噪声，维持转子平稳转矩输出。

实施例3

如图4所示，内齿轮3固定设于定子1上，为提高永磁电机动态响应速度，通常会在转子2铁心上设计若干减重孔7，此为现有技术，优选的，支撑轴4为金属棒，或者选择其他刚性强且不导磁的材料，不影响电机的正常工作，支撑轴4设置于转子2的减重孔7内，支撑轴4的长度大于转子2的长度，从而增加了传动机构的转动惯量，传动齿轮5与支撑轴4固定连接，支撑轴4通过轴承转动设置于减重孔7内，支撑轴4可在减重孔7内转动，从而实现传动齿轮5与转子2的转动连接，其工作过程参照实施例1。

实施例4

如图5所示，内齿轮3固定设于电机壳体8上，不会阻挡定子槽，可以为定子1绕组端部预留空间，进而使电机维持较高的槽满率，其工作过程参照实施例1。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种削弱永磁电机转矩脉动的机构，包括定子、转子和设置于转子端部的传动机构，传动机构包括内齿轮、支撑轴和设置于支撑轴上并与内齿轮啮合的传动齿轮，传动齿轮与转子转动连接，支撑轴设置于转子上并与转子的轴线平行，内齿轮固定设置于定子或电机壳体上，且内齿轮与定子同轴设置。本发明结构简单，制造成本低，能够使得电机输出转矩更加稳定。

技术研发人员：邱洪波;于雯斐;王延峰;杨存祥;伊然;王明杰;李伟力;张志艳;武洁;时长敏
受保护的技术使用者：郑州轻工业学院
技术研发日：2017.05.04
技术公布日：2017.07.11