【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于永磁同步电机领域，具体涉及一种双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机。
技术介绍
1、在大口径天文望远镜、机器人关节等一些特殊的直接驱动应用中，传统的驱动系统大多是“旋转永磁电机+机械传动”。这种驱动系统不仅结构复杂而且存在摩擦损耗、弹性变形等问题。弧线永磁电机被作为解决上述传统驱动方式局限性的一种新思路，国内外学者因此对弧线永磁电机展开深入研究。中国专利（申请号：cn202211075669.8）公开了一种双边永磁型多单元模块化弧线永磁同步电机，该电机由三个定子单元和一个转子结构组成。定子和转子侧均表贴有永磁体，为双向磁场调制结构，并且定子永磁体和转子永磁体均采用交替极结构。
2、虽然上述弧线永磁同步电机具有良好的转矩密度和永磁体利用率，但上述弧线永磁同步电机的转矩脉动较高，不能很好的满足大口径天文望远镜、机器人关节等有限角运动的直接驱动场景下对系统高精度跟踪的需求，有必要改进。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
提到的现有电机的不足，本专利技术的目的在于提出一种双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，用以在没有降低转矩密度和永磁体利用率的基础上，进一步降低弧线永磁同步电机的转矩脉动。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，该电机包括在电机中心轴线方向上叠加的两个结构完全相同、轴向长度相等并且永磁体极性相反的子电机；即由一个n极永磁体极性的双边交替极永磁型弧线永磁同步电机
4、作为进一步的优选方案，两个子电机的定子单元的同相线圈设置为串联连接并共用同一个电枢绕组，且两个子电机的定子部分在空间上没有机械位移。
5、作为进一步的优选方案，两个子电机的转子部分在轴向上叠加设置，两个子电机的转子部分在空间上相差180°/p的机械角度，p为转子永磁体极对数。
6、作为进一步的优选方案，所述每一个子电机的转子部分包括转子齿、转子背轭、转轴和转子永磁体；所述转子背轭的外周均匀分布数量相同的交错的转子齿和转子永磁体；转轴设置在转子背轭的中心；每一个子电机的转子永磁体的充磁方向与定子永磁体的充磁方向一致，为径向充磁，且每个转子永磁体的高度及弧长均相等。
7、作为进一步的优选方案，每一个子电机的定子部分均由三个定子单元组成，并以120°夹角沿圆周对称分布在转子部分的外面；每一个子电机的每个定子单元和转子部分均组成一个具有6个定子齿与10个转子齿极槽配合的单元电机。
8、作为进一步的优选方案，每一个定子单元上的6个电枢绕组以非重叠式集中绕组的形式缠绕在6个定子齿上；每一个定子单元两侧的2个辅助齿上无电枢绕组；
9、两个子电机的定子单元在空间上没有机械位移且两个子电机的定子单元的同相线圈为串联连接并共用同一个电枢绕组，而每一个子电机的三个单元电机的同相电枢绕组也以串联的形式连接，使得两个子电机共用同一个完整的三相绕组。
10、作为进一步的优选方案，其中一个子电机的定子永磁体与另一个子电机的定子永磁体的极性相反，其中一个子电机的转子永磁体与另一个子电机的转子永磁体的极性相反；
11、所述三实体阵列中，定子永磁体的充磁方向为径向充磁，每个定子单元上的定子永磁体的高度及弧长均相等。
12、作为进一步的优选方案，所述每一个子电机的定子轭部包括弧形的定子背轭、辅助齿，所述辅助齿设置在所述定子背轭的两端；定子齿设置在定子背轭的内弧面；每个定子齿顶部的中间设置裂齿。
13、作为进一步的优选方案，定子部分的定子背轭、定子齿、裂齿和辅助齿，以及转子部分的转子背轭、转子齿均由导磁性能好的硅钢片压制而成。
14、作为进一步的优选方案，每个子电机的定子永磁体的充磁方向、转子永磁体的充磁方向，为径向向外充磁或径向向内充磁（n极或s极）；两种永磁体的材料均为磁能高的钕铁硼。
15、作为进一步的优选方案，每个子电机的转子部分上都均匀分布50个转子齿和50个转子永磁体，转子齿和转子永磁体组成呈“转子齿-永磁体”分布的交替极结构阵列，该阵列在整个圆周上形成50对极的转子永磁磁场。
16、本专利技术提供的一种双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，相比现有技术取得的积极效果有：一方面，该电机的定转子（定子部分和转子部分）两侧均放置有永磁体，为双边永磁型弧线永磁同步电机，具有双向磁场调制效应特点，可以有效提高气隙磁密的工作谐波成分及其幅值，使电机的空载反电势和转矩密度得到提升。而且该电机的定子永磁体采用的是“n极/s极永磁体-裂齿-n极/s极永磁体”阵列的交替极结构，即三实体阵列；转子永磁体采用的是“n极/s极永磁体-裂齿”阵列的交替极结构，相比于传统的“n极-s极永磁体”阵列，永磁体采用交替极结构可以有效提高电机中永磁体的利用率并且不降低电机的电磁性能；
17、另一方面，该电机使用前后侧子电机并联互补的设计，为转子交错式的并联互补弧线永磁同步电机，其可以看作是由一个n极永磁体极性的双边交替极永磁型弧线永磁同步电机和一个s极永磁体极性的双边交替极永磁型弧线永磁同步电机沿轴向上的叠加；如此，在定子侧中，两个子电机的定子齿上的永磁体极性不同、励磁方向相反，但由于前后侧（图1的左右侧）的子电机的定子单元的同相线圈为串联连接并共用同一个电枢绕组，每一个子电机的三个定子单元的同相电枢绕组也以串联的形式连接，并且两个子电机的定子部分在空间上没有机械位移，所以该电机的三相反电动势近似为两个不同永磁体极性的子电机的叠加；而在转子侧中，两个子电机的转子永磁体的极性也不同，励磁方向也相反，两个子电机的转子部分在空间上相差180°/p 的机械角度，p为转子永磁体极对数，使其能利用转子交错式结构来消除双边交替极永磁型弧线永磁同步电机中三相反电势的偶次谐波，衰减齿槽转矩，并利用两个子电机的输出转矩互补的作用，在没有降低转矩密度和永磁体利用率的基础上，达到降低弧线永磁同步电机的转矩脉动的效果。
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1.一种双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，其特征在于，该电机包括在电机中心轴线方向上叠加的两个结构完全相同、轴向长度相等并且永磁体极性相反的子电机；每一个子电机均包括定子部分（I）和转子部分（II），每一个定子部分（I）包括三个呈圆周排列在转子部分（II）外的定子单元（III），定子单元（III）包括定子轭部和定子齿（6）、裂齿（7）和定子永磁体（9），每个定子单元（III）的裂齿（7）两边均贴有定子永磁体（9），该裂齿（7）与其两边的定子永磁体（9）组成三实体阵列；
2.根据权利要求1所述的双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，其特征在于，两个子电机的定子单元（III）的同相线圈设置为串联连接并共用同一个电枢绕组（10），且两个子电机的定子部分（I）在空间上没有机械位移。
3.根据权利要求1所述的双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，其特征在于，所述三实体阵列中，定子永磁体（9）的充磁方向为径向充磁，每个定子单元（III）上的定子永磁体（9）的高度及弧长均相等。
4.根据权利要求3所述的双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机
5.根据权利要求1所述的双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，其特征在于，两个子电机的定子单元（III）的同相线圈设置为串联连接并共用同一个电枢绕组（10），且每个子电机的三个定子单元（III）的同相电枢绕组（10）也以串联的形式连接，以使两个子电机共用同一个完整的三相绕组。
...【技术特征摘要】
1.一种双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，其特征在于，该电机包括在电机中心轴线方向上叠加的两个结构完全相同、轴向长度相等并且永磁体极性相反的子电机；每一个子电机均包括定子部分（i）和转子部分（ii），每一个定子部分（i）包括三个呈圆周排列在转子部分（ii）外的定子单元（iii），定子单元（iii）包括定子轭部和定子齿（6）、裂齿（7）和定子永磁体（9），每个定子单元（iii）的裂齿（7）两边均贴有定子永磁体（9），该裂齿（7）与其两边的定子永磁体（9）组成三实体阵列；
2.根据权利要求1所述的双边交替极永磁型并联互补弧线永磁同步电机，其特征在于，两个子电机的定子单元（iii）的同相线圈设置为串联连接并共用同一个电枢绕组（10），且两个子电机的定子部分（i）在空间上没有机械位移。
3.根据权利要求1所述的双边...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵吉文，魏凯威，盘真保，蔡锦豪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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