專利名稱：一種有效消除齒槽效應(yīng)的永磁電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有消除齒槽效應(yīng)結(jié)構(gòu)的永磁電機(jī)。
背景技術(shù)：
永磁電機(jī)的齒槽效應(yīng)指也就是齒槽轉(zhuǎn)矩，是由轉(zhuǎn)子的永磁體磁場同定子鐵心的齒 槽結(jié)構(gòu)之間相互作用，在圓周方向產(chǎn)生的，即永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)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(huì)產(chǎn)生一種振蕩轉(zhuǎn)矩，此轉(zhuǎn)矩與定子的電流無關(guān)，它總是試圖將 轉(zhuǎn)子定位在某些穩(wěn)定位置，這種趨勢將會(huì)造成電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和噪聲。在變速驅(qū)動(dòng) 中，當(dāng)轉(zhuǎn)矩頻率與定子或轉(zhuǎn)子的機(jī)械共振頻率一致時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲將被放 大。齒槽轉(zhuǎn)矩的存在同樣影響了電機(jī)在速度控制系統(tǒng)中的低速性能，和位置控制系統(tǒng)中的 高精度定位。解決齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題的方法主要集中在電機(jī)本體的優(yōu)化設(shè)計(jì)上?，F(xiàn)有消除永磁電機(jī)齒槽效應(yīng)的方法很多，有分?jǐn)?shù)槽法、采取磁性槽楔、減小槽口寬 度、增大氣隙長度、減小氣隙磁密、改善氣隙磁場分布、斜槽、斜極或磁極分段錯(cuò)位等眾多方 法。其特點(diǎn)如下1.分?jǐn)?shù)槽法該方法可以提高齒槽轉(zhuǎn)矩基波的頻率，使齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量明顯減少，在減小齒槽 效應(yīng)方面有明顯的改善，下線工藝較為復(fù)雜。采用了分?jǐn)?shù)槽后，如果轉(zhuǎn)子磁極的磁勢不嚴(yán)格 相等，或沿圓周不是嚴(yán)格均布，基本齒諧波在分?jǐn)?shù)槽極電機(jī)中也不完全相消，仍然還有存有 齒槽效應(yīng)。各極下繞組分布不對稱，從而使電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩分量部分被抵消，電機(jī)的平均轉(zhuǎn) 矩也會(huì)因此而相應(yīng)減小。在每極齒數(shù)少的時(shí)候，很難制作分?jǐn)?shù)槽。2.采取磁性槽楔、減小槽口寬度這兩種方案很自然都有利于齒槽效應(yīng)的減小，但由于磁性槽楔材料的導(dǎo)磁性能不 是很好，因而對于轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的削弱程度有限。減小槽口寬度受到定子繞組下線工藝的限制， 槽口的減小也會(huì)增加繞組的電感，影響電動(dòng)機(jī)的性能(過載能力降低)，即使是閉口槽，也 不能完全消除齒槽效應(yīng)。3.增大氣隙長度、減小氣隙磁密(改變磁極幾何形狀或充磁)氣隙磁密對電動(dòng)機(jī)的基本性能影響極大，對于高性能大扭矩電動(dòng)機(jī)，減小氣隙磁 密一般不可取，電機(jī)輸出的力矩將大幅度下降，增大氣隙長度會(huì)使電機(jī)功率密度減小，兩者 都會(huì)造成出力不足。4.斜槽、斜極或磁極分段錯(cuò)位通常采取斜過一個(gè)定子齒距，可以取得一定的效果。但在每極槽數(shù)都較少時(shí)，齒槽 效應(yīng)就很明顯。以上方法表明，在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)中，在基本結(jié)構(gòu)不變，僅改變磁系統(tǒng)幾何尺寸 參數(shù)及電磁參數(shù)時(shí)，會(huì)對減小齒槽效應(yīng)有一定的作用，但受到不過分影響基本電氣性能的 限制，減小齒槽效應(yīng)的作用也受到約束，不能完全滿足電動(dòng)機(jī)的要求，為此還要采用某些更 有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了消除永磁電機(jī)的齒槽效應(yīng)，提供一種工藝較為簡單，消除齒 槽效應(yīng)效果顯著的永磁電機(jī)。本發(fā)明解決的技術(shù)問題采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種永磁電機(jī)，該電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用表貼式永磁體，定子由拼塊式鐵芯拼接而成，所 述永磁電機(jī)的定子拼塊齒靴部有靴尖，定子拼塊拼接成整體定子后相鄰兩個(gè)定子拼塊的靴 尖緊密接觸在一起。本發(fā)明解決的技術(shù)問題還可以采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)所述相鄰兩個(gè)定子拼塊 的靴尖接觸處形成槽口 ；所述定子拼塊靴尖厚度在0. 1 0. 5mm之間；所述槽口的寬度在 2mm 6mm之間；所述永磁體在軸向上分成多段并間隔放置，同極各段永磁體按同一圓周方 向順序錯(cuò)位排列；所述被分成多段的同極永磁體在圓周方向上順序錯(cuò)位的距離為齒槽寬 度/(N-I)，N為段數(shù)；所述永磁體的兩個(gè)弧面所在圓為偏心圓，半徑相等；所述永磁體的兩 個(gè)弧面弧長相等；所述定子的靴尖厚度在0. 2 0. 3mm之間；所述槽口的寬度在3mm 5mm 之間。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1.本發(fā)明采用拼塊定子結(jié)構(gòu)，繞線方便，定子靴尖緊密接觸，在圓周方向上形成一 個(gè)幾乎沒有間隙的圓，使齒槽磁場分布更加均勻，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)更小。定子拼塊拼裝到一 起后，形成完整的圓，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，易于制造和減小軛磁阻，提高電機(jī)效率。2.本發(fā)明的同極各段永磁體共錯(cuò)位一個(gè)齒槽寬度，與定子齒相互配合作用，在氣 隙磁場中得到了較為均勻的磁密，使得齒槽效應(yīng)得到了顯著改善。3.本發(fā)明采用等徑永磁體，具有加工費(fèi)用低，材料利用率高的特點(diǎn)。與其它形狀相 比，具有明顯的成本優(yōu)勢和較大的磁通量。4.本發(fā)明相比常規(guī)的斜槽，采用磁性槽楔等方式，生產(chǎn)工藝簡單化，提高了生產(chǎn)效 率，同時(shí)也降低了產(chǎn)品成本和管理成本。


圖1是本發(fā)明的永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1所示的永磁電機(jī)定子部分放大示意圖；圖3是圖1所示的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子局部展開示意圖；圖4是圖1所示的永磁電機(jī)永磁體放大示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳述如圖1-4所示①是定子，②是靴尖，③是永磁體，④是轉(zhuǎn)子，⑤是齒槽，⑥是槽口。參見圖1，為本發(fā)明的永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中的永磁電機(jī)為8極，永磁 體③表貼于轉(zhuǎn)子④表面，永磁電機(jī)的定子由12個(gè)定子拼塊①組成，12個(gè)定子拼塊①環(huán)環(huán)緊 扣拼成圓形外定子，相鄰兩個(gè)定子的靴尖②緊密接觸。參見圖2，為本發(fā)明永磁電機(jī)定子部分放大示意圖，相鄰兩個(gè)定子通過定子磁軛兩邊的半圓型榫槽牢牢拼接，兩定子靴尖也緊密接觸，在圓周方向上形成一個(gè)幾乎沒有間隙 的圓，定子齒連接處形成的扁U型槽即為槽口⑥，本實(shí)施例中，槽口⑥的寬度為4mm，在平衡 加工工藝難度和作用效果后得到靴尖的厚度優(yōu)選0. 2 0. 3mm，靴尖接觸面積很小，但作用 效果與閉口槽完全不同，采用上述結(jié)構(gòu)可以使齒槽的磁場均勻分布，減少磁極間漏磁。參見圖3，為本發(fā)明永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子局部展開示意圖，轉(zhuǎn)子④展開后為矩形，永磁體 ③貼于轉(zhuǎn)子表面，圖3為局部示意，連線⑦為電機(jī)轉(zhuǎn)軸方向。本實(shí)施例中有8極永磁體③， 每極分成三段，在電機(jī)軸向上間隔排列，即有三個(gè)圓周共M塊永磁體③。31，32，33為同極 永磁體③，兩兩軸向間隔都為dl，并朝同一個(gè)圓周方向順序錯(cuò)位，兩兩錯(cuò)位間隔都為d2，共 錯(cuò)位一個(gè)齒槽的寬度。本優(yōu)選實(shí)施例中取軸向間隔dl = 2mm,圓周方向總錯(cuò)位間隔為2*d2 =齒槽寬度=11mm，即d2 = 5.5mm。同極永磁體可根據(jù)設(shè)計(jì)需要分成N段，則相應(yīng)的錯(cuò)位 間隔則為d2=齒槽寬度/(N-I)。參見圖4，為本發(fā)明永磁電機(jī)永磁體放大示意圖，永磁體③為偏心等徑瓦片形狀， 即永磁體的兩個(gè)弧面所在圓為偏心圓，且半徑相等，如圖中Rl = R2，本實(shí)施例中偏心大小 為R = R2-R1 = r = 5mm, r為永磁體中心厚度，且永磁體的兩個(gè)弧面弧長相等。利用本發(fā)明所述的技術(shù)方案，或本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案的啟發(fā)下， 設(shè)計(jì)出類似的技術(shù)方案，而達(dá)到上述的技術(shù)效果的，均是落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求
1.一種永磁電機(jī)，該電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用表貼式永磁體，定子由拼塊式鐵芯拼接而成，其特 征在于所述永磁電機(jī)的定子拼塊的齒靴部有靴尖，定子拼塊拼接成整體定子后相鄰兩個(gè) 定子拼塊的靴尖緊密接觸在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述相鄰兩個(gè)定子拼塊的靴尖接觸 處形成槽口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述定子靴尖的厚度在0.1 0. 5mm 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述槽口的寬度在2mm 6mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4之一所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述永磁體在軸向上分成 多段并間隔放置，同極各段永磁體按同一圓周方向順序錯(cuò)位排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述被分成多段的同極永磁體在圓 周方向上順序錯(cuò)位的距離為齒槽寬度/(N-I)，N為段數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述永磁體的兩個(gè)弧面所在圓為偏 心圓，半徑相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述永磁體的兩個(gè)弧面弧長相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述定子的靴尖厚度在0.2 0. 3mm 之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁電機(jī)，其特征在于所述槽口的寬度在3mm 5mm之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電機(jī)設(shè)備，旨在提供一種有效消除齒槽效應(yīng)的永磁電機(jī)。本發(fā)明的永磁電機(jī)，所述永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用表貼式永磁體，所述永磁電機(jī)的定子采用拼塊結(jié)構(gòu)，定子拼塊齒靴部有靴尖，在圓周方向上相鄰兩個(gè)定子拼塊的靴尖緊密接觸在一起，幾乎沒有間隙；所述永磁電機(jī)的定子齒靴靴尖接觸處形成槽口；所述永磁體為偏心等徑瓦片形狀；所述永磁體在軸向上分段并間隔放置，同極各段永磁體按同一圓周方向順序錯(cuò)位排列，共錯(cuò)位一個(gè)齒槽的寬度。本發(fā)明通過采用特定結(jié)構(gòu)組合，有效消除永磁電機(jī)的齒槽效應(yīng)，且生產(chǎn)工藝簡單，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號H02K1/27GK102055251SQ20091022809
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者劉延海, 孔昭松 申請人:天津市松正電動(dòng)科技有限公司