[發(fā)明專利]內(nèi)置式永久磁鐵馬達(dá)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110446282.4
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103187844A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱守昱
• 申請（專利權(quán)）人: 愛德利科技股份有限公司
• 主分類號: H02K21/16
• 分類號: H02K21/16;H02K1/27
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務(wù)所 44275
• 代理人: 張明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與馬達(dá)轉(zhuǎn)子有關(guān)，是指一種可提高磁阻轉(zhuǎn)矩、降低頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩及高次諧波之內(nèi)置式永久磁鐵馬達(dá)轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)

現(xiàn)有一種具有均勻氣隙的內(nèi)置式永久磁鐵轉(zhuǎn)子馬達(dá)，為提高其磁阻轉(zhuǎn)矩，采取了縮小主磁極極面的技術(shù)方案，此一技術(shù)方案的另一意義是擴大了極間極面，提高交軸和直軸電感比，增加馬達(dá)的磁阻轉(zhuǎn)矩。然而，交軸電感提高導(dǎo)致頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩增加，而頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩會導(dǎo)致脈動漣波轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，馬達(dá)因而產(chǎn)生震動及噪音，這對于馬達(dá)的效率影響很大，特別是應(yīng)用于車輛驅(qū)動、機器人(或機械手臂)、高精密位置控制或恒定速度控制時，頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩必需設(shè)法克服。

已知改善馬達(dá)頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的技術(shù)方案，包括改變轉(zhuǎn)子磁鐵強度、改變磁鐵展開角度、改變轉(zhuǎn)子磁鐵充磁方式、定子齒部設(shè)置輔助槽、槽和極數(shù)不同組合、定子斜槽和轉(zhuǎn)子斜磁極、減少定子開口槽寬度、增加每極槽數(shù)等。

在先專利的美國發(fā)明專利US6703745B2提出了利用氣隙磁阻來改善頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的技術(shù)方案。該方案主要將和磁鐵槽位相對的轉(zhuǎn)子極面設(shè)計成向外凸出的圓弧形，以下簡稱圓弧極面，構(gòu)成該圓弧極面的半徑系小于轉(zhuǎn)子半徑。該圓弧極面改變了馬達(dá)氣隙的磁場分布，使氣隙磁通分布接近正弦波分布，從而改善頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。(如圖1)

但是，上述各種改善頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的技術(shù)方案，都會產(chǎn)生不被期待的寄生效應(yīng)。例如上在先專利，因馬達(dá)交軸的氣隙增加，導(dǎo)致交軸電感大幅減少，磁阻轉(zhuǎn)矩亦隨之減少。而頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩低于某種程度時，感應(yīng)電壓的高次諧波反而增加，尤其是使用強力磁鐵(稀土磁鐵)時，感應(yīng)電壓的高次諧波將會使轉(zhuǎn)子和定子發(fā)生熱電磁耗損、馬達(dá)高負(fù)載運行時噪音增加，且產(chǎn)生徑向力使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動力量不均勻，軸承負(fù)荷增加等問題。這些高次諧波更會進一步的使我們希望的正弦波氣隙磁路變形，引起一些寄生的扭力波形，這會弱減馬達(dá)實際的扭力輸出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在提供一種內(nèi)置式永久磁鐵馬達(dá)，其具有減少頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、增加磁阻轉(zhuǎn)矩、以及降低高次諧波之效能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種內(nèi)置式永久磁鐵馬達(dá)，包括一定子、一轉(zhuǎn)子、以及設(shè)于該轉(zhuǎn)子上多數(shù)個供永久磁鐵內(nèi)置的磁鐵槽、以及設(shè)于該轉(zhuǎn)子中心供一旋轉(zhuǎn)軸心穿樞的軸孔；其中，該轉(zhuǎn)子的外緣面包含：多數(shù)個主磁極極面和多數(shù)個極間極面，每一極間極面介于兩個相鄰的主磁極極面之間；該主磁極極面和該極間極面由多個與該轉(zhuǎn)子圓心不同心的偏心圓圓弧連接合成，于每一圓弧連接處形成一凹陷部。

所述主磁極極面邊端的氣隙厚度大于中點的氣隙厚度，其厚度相差1.2～2.5倍。

所述極間極面的中點氣隙厚度與該主磁極極面的中點氣隙厚度相同。

所述極間極面的寬度等于或大于1/2定子齒部的齒寬。

所述主磁極極面包括至少一個第一偏心圓弧以及至少兩個第二偏心圓弧，該第一偏心圓弧及該第二偏心圓弧與該轉(zhuǎn)子的圓心為不同心，且該第一偏心圓弧與該第二偏心圓弧為不同心；該二個第二偏心圓弧分別連接于該第一偏心圓弧的兩個邊端，并在圓弧連接處形成一凹陷部。

所述第一偏心圓弧由一第一圓心以及一第一圓弧半徑所構(gòu)成；該第一圓心與該轉(zhuǎn)子的圓心具有一距離位差。

該第二偏心圓弧由一第二圓心以及一第二圓弧半徑所構(gòu)成；該第二圓心與該轉(zhuǎn)子的圓心偏移一個水平距離。

上述的兩個第二偏心圓弧分別為不同圓心及不同圓弧半徑所構(gòu)成。

該主磁極極面的總展開角度介于(n-m)×(360度/s)與(n-m-1)×(360度/s)之間；其中，n為馬達(dá)每一個主磁極極面所面對的總齒數(shù)的整數(shù)值int(s/p)，s為馬達(dá)總槽數(shù)，p為馬達(dá)極數(shù)，m＝0，1，2...之整數(shù)；(n-m-1)大于零。

該極間極面包含至少一偏心圓弧，該極間極面的偏心圓弧連接于該主磁極極面的兩個邊端。

該極間極面的偏心圓弧由一第三圓心以及一第三圓弧半徑所構(gòu)成，該第三圓心與該轉(zhuǎn)子之圓心具有一距離位差。

本發(fā)明的效果在于：將馬達(dá)的轉(zhuǎn)子外緣規(guī)劃多數(shù)個主磁極極面和極間極面，每一極間極面介于兩個相鄰的主磁極極面之間；主磁極極面及極間極面由多個與轉(zhuǎn)子圓心不同心之偏心圓的圓弧連接而成，主磁極極面和極間極面為多層次圓弧面，它使轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙為非均勻，但為規(guī)律層次性的變化，據(jù)此調(diào)整氣隙磁通分布，使其接近正弦波分布，以改善頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩過大的問題。此外，主磁極極面和極間極面的各圓弧于連接處形成凹陷部，該凹陷部可產(chǎn)生抑制高次諧波的氣隙磁場。

另外，本發(fā)明設(shè)定極間極面至少等于或大于1/2定子齒部的齒寬，透過維持極間極面寬度以及縮減極間極面氣隙的方案，以獲得較高交軸電感來提高磁阻轉(zhuǎn)矩，并且維持較低的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。