[實用新型]轉子磁鋼具有矩形槽結構的永磁電機

有效

• 申請號: 200920113620.0
• 申請日: 2009-02-10
• 公開（公告）號: CN201352732Y
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 徐振惠
• 申請（專利權）人: 太倉東元微電機有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K15/03
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本實用新型涉及永磁電機技術領域，具體地說，涉及一種轉子磁鋼具有矩形槽結構的永磁電機。

背景技術

隨著永磁無刷直流電機在高性能場合如機器人、艦艇推進器驅動系統、高精度數控機床伺服系統以及生物醫學工程中的人工心臟磁懸浮無軸承血泵電機驅動系統等應用的增加，齒槽轉矩最小化技術顯得日益重要。無論是無刷直流電機的優化設計，還是對其進行轉矩的脈動分析，都必須考慮齒槽轉矩的影響。

齒槽定位轉矩是永磁式電機的固有現象，永磁同步電動機三相繞組不通電，且繞組開路的情況下，用手輕輕轉動轉子時，會感覺到轉子上有一定的作用轉矩，該轉矩在一圈范圍內大小不均勻，且可發現若干定位點，在自然狀態下轉子即定位在這些點，只有在一定的外界轉矩作用下，才能改變轉子定位的位置，正因為這樣，常常把永磁電動機不通電且繞組開路情況下轉動轉子的轉矩稱為定位(detent)轉矩。即永磁電機的轉子有一種沿著某一特定方向與定子對齊的趨勢，由此趨勢會產生一種振蕩轉矩，也稱作齒槽轉矩。

齒槽定位轉矩的產生來自于轉子永磁體與定子齒之間的切向力，是轉子永磁體與定子齒槽相互作用的結果。其產生主要源于定子齒槽的存在，永磁轉子的磁極與定子齒槽的相對位置不同時，主磁路的磁導不一樣，永磁轉子趨向定位于磁導最大的位置，即穩定平衡點，電磁轉矩為零，偏離時都有回復到該位置的作用轉矩，或趨于另一相鄰的穩定平衡點，可見轉矩的作用方向是交變的，通常所說的定位轉矩是指交變幅值。電動機旋轉一圈，轉矩交變的周期數，即穩定平衡位置數，較多情況等于定子齒(槽)數。定位轉矩主要源于定子齒槽，所以也被叫做齒槽(cogging)轉矩，或者含義廣泛一些叫做齒槽定位轉矩。

一般來說，在永磁電動機中，cogging常常成為引起振動、噪聲和提高控制精度困難的基本原因。在變速驅動中，當轉矩頻率與定子或轉子的機械共振頻率一致時，齒槽轉矩產生的振動和噪聲將被放大。齒槽轉矩的存在同樣影響了電機在速度控制系統中的低速性能和在位置控制系統中的高精度定位。

目前降齒槽低定位轉矩主要有以下幾種方法：

1、磁性槽楔法：

采用磁性槽楔就是在電機的定子槽口上涂壓一層磁性槽泥，固化后形成具有一定導磁性能的槽楔。磁性槽泥的主要成分是高純度鐵粉和高粘度樹脂，其相對于空氣的磁導率一般為2-5。磁性槽楔減小了定子槽開口的影響，使定子和轉子間的氣隙磁導分布更加均勻，從而可減小由于齒槽引起的轉矩脈動。然而由于磁性槽楔材料的導磁性能不是很好，因而對于轉矩脈動的削弱程度有限。

2、閉口槽法：

采用閉口槽即定子槽不開口，槽口材料與齒部材料相同。因槽口的導磁性能較好，所以閉口槽比磁性槽楔能更有效地消除轉矩閉口槽雖然可消除轉矩脈動，然而卻給繞組嵌線帶來極大的不便。同時，采用閉口槽后大大增加了槽漏電抗，增大了電路的時間常數，將影響電機控制系統的動態特性。

3、分數槽法：

當轉子磁鋼數一定時，定子采用分數槽提高了定子開槽數和轉子磁鋼數的最小公倍數，亦即提高了齒槽轉矩基波的頻率。這樣，齒槽轉矩同樣會下降，然而與此同時，電機的平均轉矩也下降了，這是因為采用了分數槽后各極下繞組分布不對稱而使電機的有效轉矩分量抵消了一部分。

4、斜槽法：

定子斜槽法是最為傳統的降低齒槽轉矩的方法，其機理與分數槽法有相類似之處。將定子槽沿軸向扭斜一個定子槽距，可有效地消除有齒槽引起的力矩波動。斜槽法中定子斜槽一般會影響導體的占槽面積，從而使銅耗增加。且定子斜槽有時會給電機的制造帶來不可接受的困難。對于槽數較少、短軸或非重疊繞組的永磁無刷直流電機不適用。另外，斜槽的代價是使電機的結構趨于復雜，并且在一定程度上降低了電機的輸出轉矩。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了降低永磁電機的齒槽定位轉矩，提供一種轉子磁鋼具有矩形槽結構的永磁電機。

本實用新型所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

一種轉子磁鋼具有矩形槽結構的永磁電機，所述永磁電機轉子表面設有多個表貼的瓦片式磁鋼，其特征在于：所述每個瓦片式磁鋼的一側邊緣設有矩形槽，另一側邊緣對稱處設有可與矩形槽配合的矩形槽舌，每個瓦片式磁鋼的矩形槽舌均插入相鄰瓦片式樣磁鋼的矩形槽中。

本實用新型中，為了便于瓦片式磁鋼的矩形槽舌插入相鄰瓦片式磁鋼的矩形槽中，所述矩形槽的內壁由外向內傾斜。

所述瓦片式磁鋼的拐角、矩形槽的拐角、矩形槽舌的拐角均為圓弧倒角結構。