永磁电机的转动结构制造技术

一种永磁电机的转动结构，定子的表面包含Ｋ个突出齿部，并形成Ｋ个嵌线槽部，转子的表面包含Ｐ对永磁体。每个永磁体在圆周方向的圆弧面包含至少一凹槽，用以减小齿槽转矩，每个凹槽的角度位置选择自ｎ个角度位置：１８０Ｍｏｄ（（２Ｐ／Ｋ）ｉ－Ｐ／ｆ，１），ｉ＝１，２，…，ｎ，其中，ｎ＝Ｍ／（２Ｐ），Ｍ为２Ｐ与Ｋ的最小公倍数，Ｍｏｄ（）为余数运算子，ｆ为无这些凹槽时的齿槽转矩周波数。当每个永磁体在圆周方向的两端包括一对对称的削弧面时，每个凹槽的角度位置选择自ｎ个角度位置：１８０×Ｍｏｄ（（２Ｐ／Ｋ）ｉ－Ｐ／ｆ＋β０Ｐ／（１８０ｆ），１），ｉ＝１，２，…，ｎ，其中，β↓［０］为在无这些凹槽时，具削弧面的齿槽转矩波形与无削弧面的齿槽转矩波形的相位差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种永磁电机的转动结构，特别是关于一种应用于无刷永磁电 机，以减小其齿槽转矩(coggingtorque)的转动结构。
技术介绍
永^磁电机具有结构简单、运行可靠；体积小、重量轻；损耗小、效率高；且 电机的形状和尺寸可以容易变化等优点，因而应用范围极广，几乎遍及航空航太、 国防、工农业与日常生活的各个领域。请参阅图1,其为第一种现有的外转子永磁电机的转动结构断面图。在图1 中，以八极六槽的永磁马达为例，说明永磁电机的转动结构801。永磁电机的转 动结构801由一定子30及一转子40组成；其中，圆柱形的定子30固定在永磁电 机内部，产生一旋转^磁场；转子40为圆环形，围绕定子30,且与定子30是同轴 的，具有一转子磁场，转子磁场与定子30的旋转磁场作用，使转子40产生旋转 运动。转动结构801的定子30包括一定子铁心1、 一定子轴2与六个绕组3;其中， 定子铁心1固定于定子轴2上，并由导磁材料构成，定子铁心1延伸出六个突出 齿部5,六个突出齿部5形成了六个嵌线槽部4和六个嵌线槽口 6，在六个突出齿 部5上缠绕有六个绕组3，六个绕组3内流过驱动电流，据以产生定子30的旋转磁场。转动结构801的转子40包括一转子轭部7与八个永》兹体8;其中，转子轭部 7为圆环形，八个永石兹体8以圆环形均匀分布在转子辄部7的内表面，且八个永 磁体8为N极、S极交替改变，每个永磁体8为永磁材料构成的一磁极。而转子 40相对于定子30的定子轴2旋转，且定子30的突出齿部5外表面、嵌线槽口 6 与转子40的永磁体8内表面之间形成一气隙9。在图1中，绕組3内通入足够的电流，以使转子40按照需要旋转。由于永磁体8与定子30所形成的嵌线槽部4和嵌线槽口 6的相互作用，产生齿槽转矩 (cogging torque);而齿槽转矩是指永磁体磁动势分布与定子由于凹槽的存在而产 生的气隙磁导分布在相互作用时，引起的转矩波动。因此，根据这个定义，没有 驱动电流时转子转动中所受得力矩就是齿槽转矩。齿槽转矩造成的问题为，将导致电机的输出转矩波动，影响电机的平滑旋转， 并产生速度波动、振动与噪音。请继续参阅图2，其为第二种现有的外转子永磁电机的转动结构断面图。在 图2中，以十极十二槽的7JCf兹马达为例，说明永磁电机的转动结构802,与图1 比较，仅在极数与槽数的不同，而相同的符号代表相同的元件。请继续参阅图3,其为第三种现有的外转子永磁电机的转动结构断面图。在 图3中，以八极六槽的削弧式永磁马达为例，说明永磁电机的转动结构803,与 图1比较，本实施例是在图1所示实施例基础上，结合永磁体8两端的一对削弧 面11，用以减小齿槽转矩。本实施例中元件符号的定义与图1中的定义相同，仅 有不同的是每个永磁体8两端具有一对削弧面11，该对削弧面11相对于每个永 磁体8径向中心线呈对称分布，且在圆周方向向永》兹体8端部，永磁体8的原厚 度呈逐渐减小。请继续参阅图4，其为第四种现有的外转子永磁电机的转动结构断面图。在 图4中，以十极十二槽的削弧式永磁马达为例，说明永磁电机的转动结构804, 与图3比较，仅在极数、槽数及削弧面11的不同，而相同的符号代表相同的元件。请继续参阅图5，其为第五种现有的外转子永磁电机的转动结构断面图。在 图5中，以十极十二槽的削弧式永磁马达为例，说明永磁电机的转动结构805, 与图4比较，仅在削弧面11对应的角度范围较小，而相同的符号代表相同的元件。接着，以八极六槽的永磁马达为例，说明 一种现有的内转子永磁电机的转动 结构。内转子永磁电机的转动结构由一定子及一转子组成；其中，圓环形的定子 为固定，以形成永磁电机的外部结构，并产生一旋转磁场；转子为圓柱形，被定 子围绕，且与定子是同轴的，具有一转子磁场，转子磁场与定子的旋转磁场作用， 使转子产生旋转运动。内转子永磁电机转动结构的定子包括一定子铁环与六个绕组；其中，定子铁 环为圓环形，对称于一形状中心轴，并由导磁材料构成，定子铁环由外周的一定子扼部及六个突出齿部构成，六个突出齿部从定子辄部向形状中心轴延伸，且相 对于形状中心轴为均匀分布，六个突出齿部形成了六个嵌线槽部和六个嵌线槽口， 在六个突出齿部上缠绕有六个绕组，六个绕组内流过驱动电流，据以产生定子的 :旋转/f兹场。内转子永磁电机转动结构的转子包括一转子铁心及八个永磁体；其中，转子 铁心为圆柱形，八个永石兹体相对于形状中心轴均勾分布在转子铁心的表面，且八 个永》兹体为N极、S极交替改变，每个永-兹体为永^兹材料构成的一磁极。而转子 相对于形状中心轴旋转，且定子的突出齿部内表面、嵌线槽口与转子的永磁体外 表面之间形成一气隙。以上图3、图4与图5所介绍的现有的外转子永^f兹电机的转动结构，及图3、 图4与图5所对应的现有的内转子永磁电机的转动结构，虽具有减小齿槽转矩的 功效；然而，其效果仍无法满足所需要的功效。因此，如何改善上述现有的手段 的缺失，为发展本专利技术的主要动机。
技术实现思路
本专利技术的第一构想为提出一种永磁电机的转动结构，用以减小其齿槽转 矩，转动结构包括一定子及一转子，定子的表面包含K个突出齿部，并形成K个 嵌线槽部，转子的表面包含P对永磁体，借助极数槽数配比2P/K与半极数周波 数配比P/f,在每个永磁极圓弧面的合适角度位置设置凹槽，达成减小永磁电机的 齿槽转矩的功效。本专利技术的第二构想为提出一种永磁电机的转动结构，用以减小其齿槽转 矩，转动结构包括一定子及一转子，定子的表面包含K个突出齿部，并形成K个 嵌线槽部，转子的表面包含P对永磁体，每个永磁极圓弧面的两端具有削弧面， 借助极数槽数配比2P/K与半极数周波数配比P/f，在每个永磁极圓弧面的合适角 度位置设置凹槽，达成减小永磁电机的齿槽转矩的功效。根据第一构想所提出的一较佳实施例中， 一种永磁电机的转动结构，包括一 定子及一转子；其中，定子的中心具有一定子轴，圆柱形表面具有K个突出齿部， 上述K个突出齿部相对于定子轴在圆周方向均匀分布，形成K个嵌线槽部，K为 大于l的自然数；转子的圆环形内表面包含P对永磁体，上述P对永磁体相对于定子轴在上述K个突出齿部的外围均匀分布，转子相对于定子轴做旋转运动，且 P为一自然凄史。而每个永i兹体在圆周方向的圓弧面包含至少一凹槽，用以减小齿槽转矩，每 个凹槽的角度位置选择自n个角度位置180Mod((2P/K)i-P/f，l)， i=l，2，...,n,其中， n=M/(2P), M为2P与K的最小公倍数，Mod()为余数运算子，f为无这些凹槽时 的齿槽转矩周波数。根据第二构想所提出的一较佳实施例中， 一种永磁电机的转动结构，包括一 定子及一转子；其中，定子的中心具有一定子轴，圆柱形表面具有K个突出齿部， 上述K个突出齿部相对于定子轴在圆周方向均匀分布，形成K个嵌线槽部，K为 大于1的自然数；转子的圓环形内表面包含P对永磁体，上述P对永磁体相对于 定子轴在上述K个突出齿部的外围均匀分布，转子相对于定子轴做旋转运动，且 P为一自然数。另外每个永磁体在圓周方向的两端还包括一对削弧面，该对削弧面相对于每个该 永磁体的 一径向中心线为对称，且该对削弧面中的每一个对应的角度范围在圓周 方向的角度Op选择自区间arain-0. 8ass 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁电机的转动结构，包括：一定子，中心具有一定子轴，圆柱形表面具有Ｋ个突出齿部，这些Ｋ个突出齿部相对于该定子轴在圆周方向均匀分布，形成Ｋ个嵌线槽部，Ｋ为大于１的自然数；及一转子，圆环形内表面包含Ｐ对永磁体，这些Ｐ对永磁体相对于该定子轴在这些Ｋ个突出齿部的外围均匀分布，该转子相对于该定子轴做旋转运动，且Ｐ为一自然数，其特征在于：每个永磁体在圆周方向的圆弧面包含至少一凹槽，用以减小齿槽转矩，每个凹槽的角度位置选择自ｎ个角度位置１８０Ｍｏｄ（（２Ｐ／Ｋ）ｉ－Ｐ／ｆ，１），ｉ＝１，２，…，ｎ，其中，ｎ＝Ｍ／（２Ｐ），Ｍ为２Ｐ与Ｋ的最小公倍数，Ｍｏｄ（）为余数运算子，ｆ为无这些凹槽时的齿槽转矩周波数。

【技术特征摘要】
1. 一种永磁电机的转动结构，包括一定子，中心具有一定子轴，圆柱形表面具有K个突出齿部，这些K个突出齿部相对于该定子轴在圆周方向均匀分布，形成K个嵌线槽部，K为大于1的自然数；及一转子，圆环形内表面包含P对永磁体，这些P对永磁体相对于该定子轴在这些K个突出齿部的外围均匀分布，该转子相对于该定子轴做旋转运动，且P为一自然数，其特征在于每个永磁体在圆周方向的圆弧面包含至少一凹槽，用以减小齿槽转矩，每个凹槽的角度位置选择自n个角度位置180Mod((2P/K)i-P/f，1)，i＝1，2，...，n，其中，n＝M/(2P)，M为2P与K的最小公倍数，Mod()为余数运算子，f为无这些凹槽时的齿槽转矩周波数。2. 如权利要求1所述的永磁电机的转动结构，其特征在于 该定子还包括一定子铁心，该定子铁心固定于该定子轴，且该K个突出齿部为该定子铁心的延伸；^/或该转子还包括一转子轭部，这些P对永磁体固定于该转子轭部。3. 如权利要求1所述的永磁电机的转动结构，其特征在于这些凹槽的槽口宽 度Wps满足O. 2D^Wps^L 1D,其中，D=180Mod(2P/K，l)。4. 如权利要求3所迷的永磁电机的转动结构，其特征在于这些凹槽的槽口宽 度wps满足wps=0.73D。5. 如权利要求1所迷的永磁电机的转动结构，其特征在于这些凹槽的槽口宽 度w^在wps<1.5D时，并在不影响结构强度与反电动势的大小及波形下，这些凹 槽的槽深选择较深者。6. 如权利要求1所述的永磁电机的转动结构，其特征在于该定子包括六个嵌 线槽部，该转子包括四对永磁体，在30度、90度与150度的电气角选项中选择90 度，据以在每个永磁体的90度圆弧面位置设置这些凹槽中的一个。7. 如权利要求1所述的永^磁电机的转动结构，其特征在于该定子包括十二个 嵌线槽部，该转子包括五对永磁体，在15度、45度、75度、105度、135度与165度的电气角选项中选择45度与135度，据以在每个永磁体的45度与135度圓弧 面位置设置这些凹槽中的两个。8. 如权利要求1所述的永》兹电;bL的转动结构，其特征在于这些凹槽的形状为 圓弧形或多边形。9. 如权利要求1所述的永磁电机的转动结构，其特征在于每个永磁体具有这 些凹槽外，在圓周方向的两端还包括一对削弧面，该对削弧面相对于每个该永磁 体的一径向中心线为对称，且该对削弧面中的每一个对应的角度范围在圆周方向 的角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立建，金万兵，应建平，黄世民，黄文喜，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]