專利名稱：一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于電機(jī)領(lǐng)域，涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子采用正弦型面永磁體的直驅(qū)電機(jī)。 技術(shù)背景[0002]直驅(qū)電機(jī)是一種采用直接連接的方式驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電機(jī)，去除了中間了傳動(dòng)部件如傳動(dòng)皮帶、齒輪等，降低了驅(qū)動(dòng)過程的故障率，而且減少了安裝空間的需求?，F(xiàn)有的直驅(qū)電機(jī)有外側(cè)為定子，內(nèi)側(cè)采用永磁體鑲嵌在轉(zhuǎn)子表面的形式，如中國(guó)專利局2008年9月17日公告的CN201118416Y號(hào)專利文件記載的洗衣機(jī)調(diào)頻直驅(qū)電機(jī)裝置，該電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子、外定子結(jié)構(gòu)型式，并在內(nèi)轉(zhuǎn)子上沿圓周方向嵌入均勻分布的磁鋼(即永磁體)，電機(jī)主軸以連接機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)轉(zhuǎn)軸，連接機(jī)構(gòu)可以是同時(shí)連接電機(jī)主軸和洗衣機(jī)轉(zhuǎn)軸的連接套筒， 或?qū)崿F(xiàn)軟連接的撥盤、接盤、彈性墊圈、墊圈座；霍耳傳感器外置安裝在電機(jī)主軸末端，由霍耳線路板、霍耳元件和磁鋼感應(yīng)盤組成。傳統(tǒng)上述結(jié)構(gòu)直驅(qū)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)、外圓弧面是同圓心不同半徑的兩段弧面，這種形狀加工簡(jiǎn)單可以產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，但是轉(zhuǎn)矩波動(dòng) 較大，導(dǎo)致運(yùn)行速度不夠平穩(wěn)，為使運(yùn)行速度穩(wěn)定需要電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器增加補(bǔ)償電流，既增加了驅(qū)動(dòng)器的控制難度，又使電機(jī)整體電流增加，同時(shí)由于諧波嚴(yán)重，增加了電機(jī)的鐵耗， 使電機(jī)繞組溫升增加，降低了電機(jī)的壽命。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)直驅(qū)電機(jī)的轉(zhuǎn)子表面永磁體采用簡(jiǎn)單的弧面結(jié)構(gòu)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大的問題，提供一種正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)。[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，電機(jī)定子上設(shè)有線圈繞組，電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯環(huán)周上均勻貼設(shè)有片狀永磁體，所述永磁體內(nèi)側(cè)面為貼設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯表面的弧面，所述永磁體外側(cè)面為三段式曲面，中間段為與內(nèi)側(cè)面弧面相同圓心的弧面，兩側(cè)段為從中間向外側(cè)下切的曲面，中間段與兩側(cè)段交接處平滑過渡。永磁體外側(cè)面中間段弧面滿足永磁體加工過程中的定位需要，能有效的降低加工難度，提高加工精度，兩側(cè)段下切，即永磁體厚度向兩側(cè)逐漸減小，用于調(diào)節(jié)氣隙磁密，使磁密曲線接近標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線，以減少鐵耗和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。[0005]作為優(yōu)選，所述兩側(cè)段曲面互相對(duì)稱。保證兩側(cè)磁密曲線的對(duì)稱，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。[0006]作為優(yōu)選，所述兩側(cè)段曲面為在中間段曲面基礎(chǔ)上去除材料形成，[0007]a、先將永磁體制作成內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面為同心而不同半徑的弧面結(jié)構(gòu)，用有限元分析軟件獲取氣隙磁密分布曲線；[0008]b、根據(jù)a中的分布圖繪制對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線；[0009]C、選取步驟a、b確定的兩條曲線偏差最大處為兩側(cè)段曲面的起點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)永磁體起點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的每個(gè)電角度(■·' I - 2. …2P - H，a, € HVj)，其中P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，則每個(gè)永磁體的兩側(cè)段曲面與中間段弧面交接處的機(jī)械角度4 +_ η,/ΡΟΙ C id.2rr!)；[0010]d、在兩側(cè)段曲面起點(diǎn)至曲面終點(diǎn)間均勻選取K個(gè)點(diǎn)，兩側(cè)段曲面的切除量可按如下公式計(jì)算，式中》 代表原始的永磁體厚度，S代表氣隙，Wm:代表a步驟中氣隙磁密分布曲線在I C ,I- € [ -2d , A --- 1.2.3..... K - I, K )處對(duì)應(yīng)的磁密值，為b步驟中標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線在仏.處對(duì)應(yīng)的磁密值，按下式計(jì)算可得到每個(gè)點(diǎn)的切除量 ，「I^nqfhiL- - fN-O/I1--U-[0011]-ri ·~J----。U link + in JJ,2k作為其他的替代方案，兩側(cè)段曲面可以為橢圓弧面或者圓弧面。采用常規(guī)曲線定型兩端側(cè)曲面也可以起到降低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的效果，計(jì)算和定型簡(jiǎn)單，加工更為簡(jiǎn)便，但是與磁密分布曲線與標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線相比偏差較大。[0013]作為優(yōu)選，所述步驟d中K值大于或等于10。根據(jù)精度需求選取點(diǎn)數(shù)，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的切除量后，將各點(diǎn)平滑連接，形成兩側(cè)段曲面。[0014]作為優(yōu)選，所述永磁體內(nèi)側(cè)面及外側(cè)面中間段弧面與轉(zhuǎn)子鐵芯同圓心。[0015]作為優(yōu)選，相鄰永磁體磁極交替分布。[0016]作為優(yōu)選，所述永磁體為片狀磁鋼。[0017]作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子鐵芯為環(huán)形，采用分段拼接或者粉末冶金或者由條形鐵芯卷繞而成。[0018]本實(shí)用新型對(duì)永磁體外側(cè)面曲面進(jìn)行修正，形成三段式的曲面結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)氣隙磁密，是磁密分布曲線接近標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線，減少了鐵耗和電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。


[0019]圖I是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子定子結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖2是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)的示意圖。[0021]圖3是本實(shí)用新型傳統(tǒng)永磁體結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖4是本實(shí)用新型一種永磁體結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖5是本實(shí)用新型永磁體修正前磁密分布曲線和標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線對(duì)比示意圖。[0024]圖6是本實(shí)用新型永磁體修正后磁密分布曲線和標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線對(duì)比示意圖。[0025]圖中1.電機(jī)定子，2.轉(zhuǎn)子鐵芯，3’ .傳統(tǒng)永磁體，3.永磁體，3a.左側(cè)段曲面， 3b.中段曲面，3c.右側(cè)段曲面，4.標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線，5.修正前氣隙磁密分布曲線，6.修正后氣隙磁密分布曲線。
具體實(shí)施方式
[0026]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。[0027]實(shí)施例一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，如圖I、圖2所示。本裝置包括電機(jī)定子I和電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)定子I環(huán)繞在電機(jī)轉(zhuǎn)子外側(cè)，電機(jī)定子I上設(shè)有線圈繞組。電機(jī)轉(zhuǎn)子包括環(huán)狀的轉(zhuǎn)子鐵芯2，轉(zhuǎn)子鐵芯2通過條形鐵芯卷繞而成，轉(zhuǎn)子鐵芯2的外圓周上均勻貼設(shè)有永磁體3,相鄰永磁體磁極方向相反,各永磁體N極和S極在轉(zhuǎn)子鐵芯2上交替排布。[0028]傳統(tǒng)永磁體3’如圖3所示，內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面為同心不同半徑的弧面。本裝置的永磁體3如圖4所示，內(nèi)側(cè)面為與轉(zhuǎn)子鐵芯2同心的圓弧，外側(cè)面分別三段式曲面結(jié)構(gòu)，中段曲面3b為與內(nèi)側(cè)面同心不同半徑的弧面，左側(cè)段曲面3a和右側(cè)段曲面3c相互對(duì)稱，左側(cè)段曲面3a和右側(cè)段曲面3c向外側(cè)下切，即永磁體3厚度向兩側(cè)逐漸變薄。[0029]本裝置的永磁體3曲面結(jié)構(gòu)可以在傳統(tǒng)永磁體3’的基礎(chǔ)上去除材料修正得到。如圖5所示，步驟如下[0030]a、先將永磁體制作成內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面為同心而不同半徑的弧面結(jié)構(gòu)，用有限元分析軟件獲取修正前氣隙磁密分布曲線5 ；[0031]b、根據(jù)a中的分布圖繪制對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線4 ；[0032]C、選取步驟a、b確定的兩條曲線偏差最大處為兩側(cè)段曲面的起點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)永磁體起點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的每個(gè)電角度《W U2P^L2P， fc :n—Wj),其中P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，則每個(gè)永磁體的兩側(cè)段曲面與中間段弧面交接處的機(jī)械角度+.力-“.,Pd亡!<1. 2φ ；[0033]d、在兩側(cè)段曲面起點(diǎn)至曲面終點(diǎn)間均勻選取K個(gè)點(diǎn)，兩側(cè)段曲面的切除量可按如下公式計(jì)算，式中··"代表原始的永磁體厚度，〃代表氣隙，代表a步驟中氣隙磁密分布曲線在％ ( .,·, €.rd — —--ψ-。[0035]如圖6所示，按上述步驟對(duì)永磁體3曲面形狀修正后氣隙磁密分布曲線6與標(biāo)準(zhǔn)正弦分布曲線4接近度高，改善了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，電機(jī)定子上設(shè)有線圈繞組，電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯環(huán)周上均勻貼設(shè)有片狀永磁體，其特征在于所述永磁體內(nèi)側(cè)面為貼設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯表面的弧面，所述永磁體外側(cè)面為三段式曲面，中間段為與內(nèi)側(cè)面弧面相同圓心的弧面，兩側(cè)段為從中間向外側(cè)下切的曲面，中間段與兩側(cè)段交接處平滑過渡。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，其特征在于所述兩側(cè)段曲面互相對(duì)稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，其特征在于所述兩側(cè)段曲面為在中間段曲面基礎(chǔ)上去除材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，其特征在于所述永磁體內(nèi)側(cè)面及外側(cè)面中間段弧面與轉(zhuǎn)子鐵芯同圓心。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，其特征在于相鄰永磁體磁極交替分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，其特征在于所述永磁體為片狀磁鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵芯為環(huán)形，采用分段拼接或者粉末冶金或者由條形鐵芯卷繞而成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電機(jī)領(lǐng)域，涉及一種具有正弦型面轉(zhuǎn)子的直驅(qū)電機(jī)，解決傳統(tǒng)直驅(qū)電機(jī)的轉(zhuǎn)子表面永磁體采用簡(jiǎn)單的弧面結(jié)構(gòu)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大的問題。本裝置包括電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，電機(jī)定子上設(shè)有線圈繞組，電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯環(huán)周上均勻貼設(shè)有片狀永磁體，其特征在于所述永磁體內(nèi)側(cè)面為貼設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯表面的弧面，所述永磁體外側(cè)面為三段式曲面，中間段為與內(nèi)側(cè)面弧面相同圓心的弧面，兩側(cè)段為從中間向外側(cè)下切的曲面，中間段與兩側(cè)段交接處平滑過渡。本實(shí)用新型對(duì)永磁體外側(cè)面曲面進(jìn)行修正，形成三段式的曲面結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)氣隙磁密，減少了鐵耗和電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
文檔編號(hào)H02K1/27GK202798217SQ20122042579
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者王立強(qiáng), 江思敏, 葉鵬, 李斌斌, 陳凱, 劉迎 申請(qǐng)人:杭州娃哈哈非?？蓸凤嬃嫌邢薰? 杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司