一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机及其制造方法，其中，电机包括半闭口槽冲片式定子以及表贴式稀土永磁材料励磁转子，在半闭口槽冲片式定子内设有36个定子槽；表贴式稀土磁材料励磁转子包括钢套、磁钢及转子冲片；八块磁钢分别安装在两两定位齿之间，钢套套设在八块磁钢的外围。制造方法包括步骤为：计算每极每相所对应的槽数，分配磁极在转子圆周上占用的磁极角度范围，设置相应弧度间距的定位齿，将磁钢固定在各个定位齿之间，在磁钢的外围套上钢套，将转子转动式安装在定子内。该电机及其制造方法将各个磁极合理分配在转子圆周上，使转子在定子圆周360°机械角内任一角度的齿槽磁阻相等，提高了电机转矩的平稳性和控制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机及其制造方法
本专利技术提供了一种正弦波永磁同步电机及其制造方法，尤其是一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机及其制造方法。
技术介绍
稀土永磁同步电机的齿槽效应，是自永磁同步电机问世以来，一直存在的不良效应，而且是电机工程师们不得不想办法解决的棘手问题。纵观国内外永磁电机，工程师们想了很多办法，例如:定子冲片采用闭口槽；开口槽磁性槽楔；定子斜槽；转子斜极；西门子电机采用间隔磁短路设计思想等方法。从抑制结果来看，以西门子电机效果为最佳。其他方法均不能有效削弱齿槽效应带来的不良影响。但是西门子电机的制造工艺技术难度很大，对模具要求很高，装配工艺特殊，而且电机定子是一次性使用，如果定子烧毁，无法修复。因此国内尚未采用此种技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有的正弦波永磁同步电机的齿槽效应抑制效果差，影响正弦波永磁同步电机的输出效率。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机，包括半闭口槽冲片式定子以及表贴式稀土永磁材料励磁转子，正弦波永磁同步电机为三相电机且相带为60°，半闭口槽冲片式定子内设有36个定子槽；表贴式稀土磁材料励磁转子包括一个钢套、八块磁钢以及转子冲片；转子冲片的中心处设有转子轴安装孔，转子轴安装孔的圆周边缘上设有八个半圆形的同步缺口；转子冲片的外圆周上设有八个定位齿，八块磁钢分别粘贴固定安装在两两定位齿之间；八个定位齿之间的角度依次分别为50°、44°、44°、44°、46°、44°、44°以及44°；钢套套设在八块磁钢的外围，且八块磁钢介于钢套和转子冲片之间；转子轴安装孔的圆周边缘上还设有一个顶部斜切的定位缺口。该电机采用在定子内设置36个定子槽，并在转子冲片的外圆周上设有八个角度间隔分别为50°、44°、44°、44°、46°、44°、44°以及44°的定位齿，使转子在定子圆周360°机械角内的任一角度都是齿槽磁阻相等的，有效提高了正弦波永磁同步电机转矩的平稳性以及控制精度；采用钢套套设在八块磁钢的外围，能够有效防止磁钢被甩出，提高了磁钢的安装强度以及转子使用的安全性；采用同步缺口能够方便转子轴带动转子冲片同步转动；采用顶部斜切的定位缺口既能够进一步对转子冲片进行同步固定，又能够防止在转子冲片堆叠时出现正反面颠倒的问题；采用定位齿能够有效防止磁钢在转子冲片上出现晃动，提高了转子在运转过程中的稳固性。作为本专利技术的进一步改进方案，转子冲片的片面上均匀设有多个减重孔。采用减重孔能够有效降低转子的转动惯量，也能够节省生产成本。本专利技术还提供了一种制造低齿槽效应的正弦波永磁同步电机的方法，包括如下步骤：步骤1，根据电机的定子槽数、相数以及相带计算每极每相所对应的弧度；步骤2，再根据每极每相所对应的弧度以及电机的转子磁极数来分配各个磁极在转子圆周上所占用的磁极角度范围，使转子在定子圆周360°机械角内任一角度的齿槽磁阻相等；步骤3，再根据磁极角度范围在转子圆周上固定设置相应弧度间距的定位齿，并将相应弧度的磁钢固定在对应位置处的两个定位齿之间；步骤4，再在磁钢的外围套上钢套，使磁钢位于钢套与转子圆周之间；步骤5，将转子插入定子内，并转动式安装。利用每极每相所对应的弧度以及电机的转子磁极数来合理分配各个磁极在转子圆周上所占用的磁极角度范围，使转子在定子圆周360°机械角内任一角度的齿槽磁阻相等，有效削弱了齿谐波，改善了电机的反电势波形。本专利技术的有益效果在于：(1)采用在定子内设置36个定子槽，并在转子冲片的外圆周上设有八个角度间隔分别为50°、44°、44°、44°、46°、44°、44°以及44°的定位齿，使转子在定子圆周360°机械角内的任一角度都是齿槽磁阻相等的，有效提高了正弦波永磁同步电机转矩的平稳性以及控制精度；(2)采用钢套套设在八块磁钢的外围，能够有效防止磁钢被甩出，提高了磁钢的安装强度以及转子使用的安全性；(3)采用同步缺口能够方便转子轴带动转子冲片同步转动；(4)采用顶部斜切的定位缺口既能够进一步对转子冲片进行同步固定，又能够防止在转子冲片堆叠时出现正反面颠倒的问题；(5)采用定位齿能够有效防止磁钢在转子冲片上出现晃动，提高了转子在运转过程中的稳固性。附图说明图1为本专利技术的转子冲片结构示意图；图2为现有技术中等分转子磁极时的齿槽转矩视图；图3为本专利技术的电机中磁极占空比优化后的齿槽转矩视图；图4为本专利技术的电机在启动及运行时的额定转矩曲线图；如图2所示，纵轴为齿槽转矩的震荡幅度，单位Nm，横轴为转子转动角度，单位为度；如图3所示，纵轴为齿槽转矩的震荡幅度，单位Nm，横轴为转子转动角度，单位为度；如图4所示，纵轴为额定转矩值，单位为Nm，横轴为运行时间，单位为毫秒。具体实施方式如图1所示，本专利技术的低齿槽效应的正弦波永磁同步电机包括：半闭口槽冲片式定子以及表贴式稀土永磁材料励磁转子，正弦波永磁同步电机为三相电机且相带为60°，半闭口槽冲片式定子内设有36个定子槽。表贴式稀土磁材料励磁转子包括一个钢套1、八块磁钢2以及转子冲片3。其中，在转子冲片3的中心处设有转子轴安装孔8，在转子轴安装孔8的圆周边缘上设有八个半圆形的同步缺口4；在转子冲片3的外圆周上设有八个定位齿6，八块磁钢2分别粘贴固定安装在两两定位齿6之间；八个定位齿6之间的角度依次分别为α1＝50°、α2＝44°、α3＝44°、α4＝44°、α5＝46°、α6＝44°、α7＝44°以及α8＝44°；钢套1套设在八块磁钢2的外围，且八块磁钢2介于钢套1和转子冲片3之间；在转子轴安装孔8的圆周边缘上还设有一个顶部斜切的定位缺口5；在转子冲片3的片面上均匀设有多个减重孔7。本专利技术的低齿槽效应的正弦波永磁同步电机在制造时，包括如下步骤：步骤1，根据电机的定子槽数、相数以及相带计算每极每相所对应的弧度；步骤2，再根据每极每相所对应的弧度以及电机的转子磁极数来分配各个磁极在转子圆周上所占用的磁极角度范围，使转子在定子圆周360°机械角内任一角度的齿槽磁阻相等；步骤3，再根据磁极角度范围在冲片3圆周上固定设置相应弧度间距的定位齿6，其中，两两定位齿6之间的角度间隔分别为α1＝50°、α2＝44°、α3＝44°、α4＝44°、α5＝46°、α6＝44°、α7＝44°以及α8＝44°，并将相应弧度的磁钢2固定在对应位置处的两个定位齿6之间；步骤4，再在磁钢2的外围套上钢套1，使磁钢2位于钢套1与转子冲片3圆周之间；步骤5，将转子插入定子内，并转动式安装。如图2所示，现有技术中若不采用任何措施的情况下，而只将转子磁极进行等分处理时，齿槽转矩将出现在以0Nm为中心上下起伏的波形状，而且震荡幅度甚至可以达到-9Nm～9Nm，若在这样的齿槽转矩条件下进行电机控制，将导致驱动器在控制电机时出现低速抖动现象和低速步进现象。如图3所示，采用本专利技术的正弦波永磁同步电机或采用本专利技术的方法制造的正弦波永磁同步电机，在电机的定子内设有36个定子槽，在转子冲片圆周上粘贴设有八块磁钢2，八块磁钢2所占据转子冲片3圆周的角度分别为α1＝50°、α2＝44°、α3＝44°、α4＝44°、α5＝46°、α6＝44°、α7＝44°以及α8＝44°，从而对磁极占空比进行了优化，使转子在定子圆周360°机械角内任一角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机，包括半闭口槽冲片式定子以及表贴式稀土永磁材料励磁转子，其特征在于：所述正弦波永磁同步电机为三相电机且相带为60°，所述半闭口槽冲片式定子内设有36个定子槽；所述表贴式稀土磁材料励磁转子包括一个钢套、八块磁钢以及转子冲片；所述转子冲片的中心处设有转子轴安装孔，所述转子轴安装孔的圆周边缘上设有八个半圆形的同步缺口；所述转子冲片的外圆周上设有八个定位齿，八块磁钢分别粘贴固定安装在两两定位齿之间；八个定位齿之间的角度依次分别为50°、44°、44°、44°、46°、44°、44°以及44°；所述钢套套设在八块磁钢的外围，且八块磁钢介于钢套和转子冲片之间；所述转子轴安装孔的圆周边缘上还设有一个顶部斜切的定位缺口。

【技术特征摘要】
1.一种低齿槽效应的正弦波永磁同步电机，包括半闭口槽冲片式定子以及表贴式稀土永磁材料励磁转子，其特征在于：所述正弦波永磁同步电机为三相电机且相带为60°，所述半闭口槽冲片式定子内设有36个定子槽；所述表贴式稀土磁材料励磁转子包括一个钢套、八块磁钢以及转子冲片；所述转子冲片的中心处设有转子轴安装孔，所述转子轴安装孔的圆周边缘上设有八个半圆形的同步缺口；所述转子冲片的外圆周上设有八个定位齿，八块磁钢分别粘贴固定安装在两两定位齿之间；八个定位齿之间的角度依次分别为50°、44°、44°、44°、46°、44°、44°以及44°；所述钢套套设在八块磁钢的外围，且八块磁钢介于钢套和转子冲片之间；所述转子轴安装孔的圆周...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳昱，童小春，高春香，
申请(专利权)人：溧阳市宏达电机有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32