用于電機(jī)的永磁體及其該永磁體的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】一種用于電機(jī)的永磁體，所述的電機(jī)包括有電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子之間形成氣隙，其特征在于：所述永磁體包括有基底面，該基底面與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的外表面相貼合；上頂面，該上頂面與所述氣隙相對而設(shè)，所述上頂面的輪廓線為正弦波和三次諧波函數(shù)疊加而成的曲線，該曲線的具體形狀由如下公式表示的函數(shù)確定：本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過一個正弦加最優(yōu)三次諧波函數(shù)獲得新的永磁體結(jié)構(gòu)，在不增加電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動的前提下，增加了轉(zhuǎn)矩輸出，電機(jī)具有功率密度高、高效節(jié)能﹑運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】用于電機(jī)的永磁體及其該永磁體的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種永磁體，特別是一種用于面貼式永磁電機(jī)的永磁體及其該永磁體的設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的面貼式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子通常采用沒有經(jīng)過削極處理的永磁體，如圖1所示，這種電機(jī)的永磁體外截面呈圓柱形，由該永磁體產(chǎn)生的氣隙磁場諧波含量高，從而導(dǎo)致電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩大和運(yùn)行轉(zhuǎn)矩的脈動大，產(chǎn)生較大的振動和噪聲，影響整機(jī)設(shè)備的控制精度和定位精度。
[0003]為了減小電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行轉(zhuǎn)矩脈動，提高設(shè)備的控制精度，在現(xiàn)有技術(shù)中，已有的申請?zhí)枮?01080013643.X的中國發(fā)明專利《永磁體電機(jī)和用于電機(jī)的永磁體》公開了一種具有永磁體轉(zhuǎn)子的電機(jī)以及一種永磁體，在所述電機(jī)中永磁體被裝配在圓柱形轉(zhuǎn)子的外表面上，形成電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的永磁體被定形成使得電機(jī)的氣隙在磁極的中部基本上是恒定的，并且所述氣隙在朝向磁極邊緣移動時以基本上直線向前的方式增大，永磁體在中部具有均勻的厚度，并且朝向邊緣變細(xì)。
[0004]上述專利的電機(jī)通過改變傳統(tǒng)永磁體的形狀，其永磁體被定形成使得電機(jī)的氣隙在磁極的中間區(qū)域基本上是恒定的，在從磁極的中間區(qū)域向磁極的邊緣移動時所述氣隙以基本上直線向前的方式增大，并且所述中間區(qū)域在轉(zhuǎn)子切線方向上的寬度是磁體寬度的至少一半。該專利的永磁體形狀減小了電機(jī)的力矩波紋和齒形力矩，但是無法很好的控制電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩，這和目前采用正弦函數(shù)加工的方法實(shí)現(xiàn)永磁體一樣，如圖2所示，盡管此方法可以減小電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行轉(zhuǎn)矩脈動，但同時也降低了電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而減小電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度、運(yùn)行效率。因此，如何在減小電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行轉(zhuǎn)矩脈動的前提下，保證電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行效率是面貼式永磁電機(jī)亟待解決的一個問題，還有待于作出進(jìn)一步的改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種電機(jī)的輸出效率高且輸出轉(zhuǎn)矩脈動小的面貼式永磁電機(jī)的永磁體。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種上述面貼式永磁電機(jī)用的永磁體的設(shè)計(jì)方法。
[0007]本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種用于電機(jī)的永磁體，所述的電機(jī)包括有電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子之間形成氣隙，其特征在于:所述永磁體包括有
[0008]基底面，該基底面與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的外表面相貼合；
[0009]上頂面，該上頂面與所述氣隙相對而設(shè)，所述上頂面的輪廓線為正弦波和三次諧波函數(shù)疊加而成的曲線，該曲線的具體形狀由如下公式(I)表示的函數(shù)確定:

【權(quán)利要求】
1.一種用于電機(jī)的永磁體，所述的電機(jī)包括有電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子之間形成氣隙，其特征在于:所述永磁體包括有 基底面，該基底面與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的外表面相貼合； 上頂面，該上頂面與所述氣隙相對而設(shè)，所述上頂面的輪廓線為正弦波和三次諧波函數(shù)疊加而成的曲線，該曲線的具體形狀由如下公式表示的函數(shù)確定:
其中，上述公式(I)采用極坐標(biāo)系，公式(I)中的Ahm(Q)為所述永磁體的上頂面輪廓線上任一點(diǎn)M的極徑，Θ為所述永磁體的上頂面輪廓線上任一點(diǎn)M的極角；p為電機(jī)極對數(shù)；a為三次諧波函數(shù)的幅值；Ama是隨三次諧波函數(shù)的幅值a變化的一個值。
2.一種如權(quán)利要求1所述的永磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述的設(shè)計(jì)方法包括有如下步驟: (1)、設(shè)定所述永磁體的基底面形狀為與電機(jī)轉(zhuǎn)子的外表面貼合的圓弧面，該圓弧面的半徑大小由所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的半徑大小確定； (2)、設(shè)定所述三次諧波函數(shù)的幅值a= 1/6，所述永磁體的上頂面曲線形狀由如下公式(II)的函數(shù)表示:
(3)、將所述公式(II)中的函數(shù)形成的曲線由三段依次連接的弧線替代，所述三段弧線分別為左半弧、頂弧和右半弧，其中左半弧和右半弧為對稱設(shè)置； (4)、設(shè)定所述公式(II)中的函數(shù)形成的曲線最高點(diǎn)Ahm(Q)max和代表電機(jī)氣隙的水平線相切的點(diǎn)為P1，設(shè)定所述公式(II)中的函數(shù)形成的曲線最低點(diǎn)Ahm(Q)min為P2; (5)、所述頂弧由以所述永磁體的最大半徑為半徑且分別經(jīng)過所述點(diǎn)P1、點(diǎn)P2所畫的圓弧確定； (6)、所述左半弧由分別經(jīng)過所述點(diǎn)P1、P2且與所述電機(jī)氣隙的水平線相切的圓弧確定，所述右半弧與所述左半弧對稱設(shè)置且圓弧半徑相等； (7)、所述左半弧、頂弧和右半弧依次連接，所形成的弧線即為所述永磁體的上頂面輪廓曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁體的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述左半弧、頂弧和右半弧之間為光滑過渡連接。
【文檔編號】H02K1/27GK104184236SQ201410453345
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】王凱, 賀定芳, 姚輝明, 石林, 武海云 申請人:寧波市北侖海伯精密機(jī)械制造有限公司