CN207442668U - 一种反对称结构形式的新型永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反对称结构形式的新型永磁同步电机，包括定子和转子，所述定子套在转子的外侧，所述定子和转子同轴，且二者之间存在气隙，所述转子的铁芯内开有多个反对称结构的V字型磁钢槽，磁钢分别按N极S极间隔内嵌于所述转子铁芯的V字型磁钢槽内；本实用新型提供的一种反对称结构形式的新型永磁同步电机，一方面，改善了气隙磁密的波形，降低了齿槽转矩和转矩脉动；另一方面，改善定子齿所受径向电磁力，使得齿部受力更加均匀，削减了径向电磁力的幅值，整体上均有效降低了电机的振动与噪声。

Description

一种反对称结构形式的新型永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及一种反对称结构形式的新型永磁同步电机。

背景技术

齿槽转矩(Cogging torque)，是永磁电机的固有现象，它是在电枢绕组不通电的状态下，由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的转矩。它的产生来自于永磁体与电枢齿之间的切向力，使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，由此趋势产生的一种振荡转矩。

齿槽转矩会使电机转矩波动，产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能。同时使电机产生不希望的振动和噪声。在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。

永磁同步电机因其功率密度高、高效率、功率因数可调等优点而广泛关注。但是，产生的振动噪声也是越来越引起关注，永磁同步电机齿槽转矩的变化引起的转矩脉动是产生振动噪声的关键因素。本发明就提出了一种削弱齿槽转矩和转矩脉动的一种新型电机结构。

在解决齿槽转矩及转矩脉动的技术方面，传统的常见技术往往有以下几种：

1)定子斜槽技术：通过将定子铁心扭过一定角度，从而造成特定谐波的相互抵消，从而削弱齿槽转矩及转矩脉动；

2)转子斜极技术：将定子斜槽的原理应用在转子磁极上就是转子斜极技术。这里面除了常规的斜极技术外，还有分段斜极技术，它通过较少的分段数同样可以实现特定谐波的相互抵消。

3)转子正弦气隙技术：通过改变转子的外形，将气隙磁密波形正弦化，削弱磁场谐波，从而削弱齿槽转矩及转矩脉动。

4)定子齿形状优化技术：这里面有很多技术方案，包括定子齿顶做成非均匀气隙；定子齿顶开槽；大小齿技术；不等槽口技术等。

5)不对称磁极技术：将多个磁极做成不对称结构，在圆周方向上造成切向力的相互抵消，从而减小电机的齿槽转矩和转矩脉动，然而这种技术往往会造成电机的径向力过大，从而引起额外的噪声振动问题。

纵观这些技术应用的原理，基本都不外乎两种，一是将磁场谐波进行削弱；二是利用谐波抵消技术。然而这两种技术本身都会对磁通量及反电势基波产生一定程度的削弱，反映在电机转矩输出上就会有一定程度的损失，从而影响电机的转矩密度、功率密度。应用这两种原理在削弱齿槽转矩和转矩脉动的同时，保证磁通量没有削弱很难做到。

除了上述这几种技术外，还有一种最基本的齿槽转矩及转矩脉动优化方式：转子极弧系数优化。它通过改变极弧系数从而改变气隙磁密及定转子磁场的分布，改变定转子之间特定位置的切向力大小。这是一种最基本，但最不起眼的一项技术。它虽然能起到削弱齿槽转矩的效果，但是也存在一个极大的问题，即齿槽转矩的大小和所需的磁通量之间存在极大的矛盾。优化极弧系数得到最小的齿槽转矩时，电机的磁通量、转矩、功率密度等却非最优化的结果，这就给设计电机造成了很难协调的问题。如何把这个问题进行解决，就能很好的兼顾功率密度和齿槽转矩。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种反对称结构形式的新型永磁同步电机，其中，具体技术方案为：

包括定子和转子，所述定子套在转子的外侧，所述定子和转子同轴，且二者之间存在气隙，所述转子的铁芯内开有多个反对称结构的V字型磁钢槽，磁钢分别按N极S极间隔内嵌于所述转子铁芯的V字型磁钢槽内。

上述的反对称结构形式的新型永磁同步电机，其中：所述V字型磁钢槽为八个，且中心反对称的分布于所述转子的铁芯内。

本实用新型相对于现有技术具有如下有益效果：

一方面，改善了气隙磁密的波形，降低了齿槽转矩和转矩脉动；

另一方面，改善定子齿所受径向电磁力，使得齿部受力更加均匀，削减了径向电磁力的幅值，整体上均有效降低了电机的振动与噪声。

附图说明

图1为定子、转子的结构示意图。

图中：

1定子 2转子 3V字型磁钢槽

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型提供了一种反对称结构形式的新型永磁同步电机：

该内置式永磁同步电机采用V字型反对称结构，同一极的两块磁钢的长度大小不同，V字型结构的中心线偏离原对称方案的角度也需要根据实际情况具体分析，通过相关的分析数据可知，该两个参数对电机的齿槽转矩和转矩脉动影响非常显著，通过合理的结构设计能够显著减小电机的齿槽转矩和转矩脉动而不影响电机的功率密度。

具有降低齿槽转矩和转矩脉动的优点，它包括定子1和转子2，定子1套在转子2的外侧，二者同轴，且二者之间存在气隙。所述的转子铁芯2内开有多个反对称结构的V字型磁钢槽3，磁钢分别按N极S极间隔内嵌于所述的转子铁芯2的磁钢3槽内。在本实施例中，所述V字型磁钢槽3为八个，且中心反对称的分布于所述转子铁芯片2内。

所述的反对称转子结构的永磁同步电机具有不减少磁通利用率的情况下，减弱电机的齿槽转矩和转矩脉动，从而削弱电机的振动与噪声，从而能够减小电机的振动与噪声，在实际的加工过程中简单可行。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (2)

1.一种反对称结构形式的新型永磁同步电机，其特征在于：包括定子和转子，所述定子套在转子的外侧，所述定子和转子同轴，且二者之间存在气隙，所述转子的铁芯内开有多个反对称结构的V字型磁钢槽，磁钢分别按N极S极间隔内嵌于所述转子铁芯的V字型磁钢槽内。

2.如权利要求1所述的反对称结构形式的新型永磁同步电机，其特征在于：所述V字型磁钢槽为八个，且中心反对称的分布于所述转子的铁芯内。