[發明專利]一種減少永磁電機齒槽轉矩的裝置、永磁電機及方法

有效

• 申請號: 201710375864.5
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107196433B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 李健;葛夢;曲榮海;盧陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種減少永磁電機齒槽轉矩的裝置、永磁電機以及方法，該轉子上設有永磁體單元，永磁體單元包括M段正永磁體和N?M段負永磁體，M段正永磁體和N?M段負永磁體沿軸向同軸排列于同一圓柱面設置M段正永磁體的極弧系數，使M段正永磁體的齒槽轉矩在前半周期為正值，設置N?M段負永磁體的齒槽轉矩在前半周期為負值，各段永磁體產生的齒槽轉矩相互抵消，實現永磁體總齒槽轉矩減少，由于各段永磁體的轉矩初始相位相同或相差180°，使得采用不同極弧系數對永磁體總輸出轉矩影響小。解決了現有永磁電機采用斜極無法兼顧降低永磁體齒槽轉矩和降低對電機輸出轉矩的影響的技術問題。

技術領域

本發明屬于電機領域，更具體地，涉及一種減少永磁電機齒槽轉矩的裝置、永磁電機及方法。

背景技術

隨著永磁材料性能的不斷提高，永磁電機越來越廣泛地應用于高性能的速度和位置控制系統，然而在永磁電機中，永磁體和有槽電樞鐵心相互作用，不可避免地產生齒槽轉矩，導致轉矩波動，引起振動和噪聲，影響系統的控制精度。

為了解決上述問題，現有技術提出了多種方法，如圖1所示，將永磁體沿軸向上均勻分段，然后這多段永磁體沿圓周方向錯開一定的角度，通過此方法減小電機的齒槽轉矩。該方法雖然能在一定程度上減小齒槽轉矩，但是由于軸向上各段磁極錯開了一定的角度，各段產生的轉矩會發生相位偏移，對電機的轉矩輸出會產生一定的影響。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種減少永磁電機齒槽轉矩的裝置、永磁電機及方法。其目的在于解決現有永磁電機齒槽轉矩脈動大的技術問題；本發明提供一種減少永磁電機齒槽轉矩的裝置、永磁電機及方法，顯著地減小齒槽轉矩，同時不影響電機的轉矩輸出。

作為本發明的一方面，本發明提供一種減少永磁電機齒槽轉矩的裝置，包括：

鐵芯以及設置在所述鐵芯周圍的永磁體單元，所述永磁體單元包括N段永磁體，N段永磁體分為M段正永磁體和N-M段負永磁體，M段正永磁體和N-M段負永磁體沿軸向同軸排列于同一圓柱面；

M段正永磁體記為第1段正永磁體，……，第i段正永磁體，……，第M段正永磁體，且第i段正永磁體的極弧系數為使得第i段正永磁體的齒槽轉矩在前半周期為正值；

N-M段負永磁體記為第1段負永磁體，……，第j段負永磁體，……，第N-M段負永磁體，第j段負永磁體極弧系數為使得第j段負永磁體的齒槽轉矩在前半周期為負值；

其中，1≤i≤N，1≤j≤N-M，M＜N，k、m均為整數，i為正永磁體次序，j為負永磁體次序，N為永磁體總段數，M為正永磁體的數量，N_s為槽數，N_p為極數，N_L是槽數N_s和極數N_p的最小公倍數。

優選地，N段永磁體的厚度相等，正永磁體數量等于負永磁體數量，第i段正永磁體的極弧系數與第j段負永磁體的極弧系數滿足

其中，為第i段正永磁體的極弧系數，為第j段負永磁體的極弧系數，i的數值與j數值相等，l為整數。

作為本發明的另一方面，本發明提供一種永磁電機，包括定子與轉子，所述轉子為權利要求1所述裝置。

作為本發明的另一方面，本發明提供一種減少永磁電機齒槽轉矩的方法，包括如下步驟：

在轉子鐵芯周圍設置M段正永磁體和N-M段負永磁體，M段正永磁體和N-M段負永磁體沿軸向同軸排列于同一圓柱面；

每段正永磁體的極弧系數為使每段正永磁體的齒槽轉矩在前半周期為正值；

每段負永磁體的極弧系數為使每段負永磁體的齒槽轉矩在前半周期為負值；實現減少永磁體齒槽轉矩；