[發明專利]不等齒寬組合永磁同步電機及其電磁振動削弱方法

有效

• 申請號: 202010061802.9
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111245118B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 王道涵;薛東輝
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02K1/16
• 分類號: H02K1/16;H02K1/27;H02K21/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開公開了一種不等齒寬組合永磁同步電機及其電磁振動削弱方法，定子、永磁轉子和電樞繞組，所述永磁轉子套裝于定子內部，與定子同軸布設；所述定子包括定子槽、定子齒和定子軛部，所述定子軛部為圓環狀，定子齒沿定子軛部圓周均勻分布，所述定子齒之間設有定子槽，所述定子槽內放置有電樞繞組；所述定子齒中至少存在一個定子齒的寬度與其他定子齒的寬度不同，且其他定子齒的寬度相同。本公開通過采用不等齒寬組合結構定子的方式大幅度減小永磁電機的齒槽轉矩和齒諧波電動勢，使電機能夠具有更小的轉矩脈動；通過改變電機定子齒的寬度即可達到與定子斜槽相當的轉矩脈動削弱效果，取代工業中的定子斜槽或轉子斜極的方法削弱轉矩脈動。

技術領域

本公開涉及永磁同步電機電磁振動削弱技術領域，特別是涉及一種不等齒寬組合永磁同步電機及其電磁振動削弱方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

近年來，隨著永磁材料耐高溫性能的提高與價格的降低，永磁電機在國防、工業、農業與日常生活中得到了廣泛的應用，正在向大功率化，高功能化和微型化方向發展，永磁電機的品種和應用領域不斷擴大。目前永磁電動機的功率從幾毫瓦到幾千千瓦，應用范圍從小到玩具電機，大到艦船牽引用到的大型永磁電機，在國民經濟、日常生活、軍事工業、航空航天的各個方面得到了廣泛的應用。

永磁同步電機與其他電機相比具有結構簡單，輸出轉矩密度更高，效率更高的特點。性能優越的永磁電機能夠滿足伺服系統對電機較高的要求，電機的轉矩脈動會對伺服系統的精度產生較大的影響，并且當脈動頻率與定轉子共振時會使電機產生極大的振動噪聲，影響系統的正常運行。轉矩脈動較大是永磁電機一個較為突出的缺點，需要采取一定的措施進行削弱。轉矩脈動是由多方面的原因造成的，包括控制策略方面的因素以及電機本體設計的缺陷。

永磁電機相對于傳統的感應電機其輸出多出了由永磁體引起的齒槽轉矩，設計電機時需將這一因素考慮在內，盡量減小齒槽轉矩。永磁電機的最終輸出的瞬時轉矩包括基本電磁轉矩和齒槽轉矩。齒槽轉矩的存在會增大永磁電機的轉矩脈動，不利于電機應用于高精度的控制場合。

目前工業上主要采用定子斜槽或轉子斜極的方法來削弱永磁電機的齒槽轉矩和齒諧波電動勢，從而達到削弱轉矩脈動的目的，但是斜極或斜槽的方式增大了工業制造的難度與成本，同時在電機軸向長度較短時難以實現。

發明內容

為了解決上述問題，本公開提出了一種不等齒寬組合永磁同步電機及其電磁振動削弱方法，本公開電機通過采用不等齒寬組合結構定子的方式大幅度減小永磁電機的齒槽轉矩和齒諧波電動勢，使電機能夠具有更小的轉矩脈動；本公開通過改變電機定子齒的寬度即可達到與定子斜槽相當的轉矩脈動削弱效果，可以取代工業中的定子斜槽或轉子斜極的方法削弱轉矩脈動。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

第一方面，本公開提供一種不等齒寬組合永磁同步電機，包括：定子、永磁轉子和電樞繞組，所述永磁轉子套裝于定子內部，與定子同軸布設；所述定子包括定子槽、定子齒和定子軛部，所述定子軛部為圓環狀，定子齒沿定子軛部圓周均勻分布，所述定子齒之間設有定子槽，所述定子槽內放置有電樞繞組；所述定子齒中至少存在一個定子齒的寬度與其他定子齒的寬度不同，且其他定子齒的寬度相同。

作為可能的一些實現方式，所述定子齒包括寬定子齒和窄定子齒，至少存在一個寬定子齒，寬定子齒的寬度大于其他窄定子齒的寬度，改變寬定子齒數目以及窄定子齒和寬定子齒的齒寬比減小永磁電機的齒槽轉矩，且所有定子齒的寬度之和不變。

作為可能的一些實現方式，所述寬定子齒個數滿足寬定子齒數量為定子槽數的約數。

作為可能的一些實現方式，當所述寬定子齒個數滿足寬定子齒數量為電機極數的約數時，該種情況下需要排除定子齒的分布對齒槽轉矩影響較大的寬定子齒個數。