CN107332421A - 一种励磁磁极位于定子上的低振动电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其包括定子机座,定子铁芯固定设置在定子机座内,转子铁芯固定设置在转子轴上,转子轴通过轴承固定设置在定子机座内;其特征在于:还包括定子永磁磁极、转子电枢绕组和集电环或换向器;定子永磁磁极固定设置在定子铁芯内,转子铁芯位于定子永磁磁极的各磁极包围形成的空间中;转子铁芯的外圆周上均匀开设若干槽,槽中设置转子电枢绕组;位于转子铁芯的一侧或两侧,在转子轴上设置集电环或换向器,转子电枢绕组中的各绕组与集电环或换向器连接,再通过电刷与外部静止供电电路连接。励磁磁极的磁极边缘设置有凹槽和凸齿,凹槽和凸齿交替布置。本发明消除了定子受到的极频径向电磁激振力、减小槽频径向电磁激振力和弯矩,减小定子铁芯和机座的振动。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机,特别是关于一种励磁磁极位于定子的低振动电机。
背景技术
现代社会已无法离开电机,电机的应用遍及交通运输、工农业生产、信息处理,以及日常生活的各个领域。电机的种类繁多,结构也各有不同,有异步电机、永磁电机、电励磁电机等。各类电机在旋转过程中都会产生振动和噪声,振动噪声是一种环境污染,会对人们健康、日常生活产生不良的影响;在军工领域振动噪声更为重要。因此,降低电机的振动和噪声具有非常重要的意义。
电机的气隙中存在着基波磁场和一系列的谐波磁场。在电机运行过程中,这些气隙磁场之间相互作用,将会产生作用于电机定子铁芯上的切向及径向的电磁力;其中,切向电磁力产生转矩,而径向电磁激振力引起定子铁芯变形。各种周期、各种转速的径向电磁激振力波都分别作用在定子、转子铁芯上,使定子铁芯和机座以及转子出现随时间周期性变化的径向形变,因此产生振动和噪声。
普通电机的磁极布置在转子上,因此其转子结构简单,坚固耐用,应用广泛。但是普通电机振动噪声非常复杂。引起电机振动噪声的径向电磁激振力中存在两类主要的分量:一类是普通电机中频率与电机的极数成正比的分量,该电磁激振力的频率为供电电源频率的2倍,也就是转速与极数的乘积,成为极频电磁激振力,该类分量还包括频率为其倍数的高次谐波;另一类为频率与定子槽数成正比的径向电磁激振力,对整数槽电机而言,其频率为转速乘以定子槽数,及其倍数次,成为槽频电磁激振力。这两类电磁激振力是电机本质造成的,减小和削弱这些电磁激振力存在极大的困难。目前往往采用降低磁密,斜槽或闭口槽等方法,但是结果要么是电机体积、重量、造价增加,要么是效果不明显。到目前为止,还没有解决电机振动和噪声的较好的方案。
已有的普通永磁电机的结构如图1和图2所示,包括定子机座101、定子铁芯102、定子绕组103、永磁体104、转子铁芯105、轴107和轴承106。其中,定子机座101可采用常规电机的安装方式固定,定子铁芯102固定设置在定子机座101内,定子铁芯102是电机磁路的一部分,定子铁芯102内圆上开有槽108,槽108内布置定子绕组103,定子绕组一般为三相绕组,槽两边为齿109。转子轴107通过轴承106固定设置在定子机座101内,转子铁芯105固定设置在转子轴107上,转子铁芯105上布置有永磁体104,永磁体104充磁方向一般为径向或平行方向,永磁体104的极性交替布置,转子轴107能够带动转子铁芯105和永磁体104绕轴心旋转。永磁体104布置在转子铁芯105上,当永磁体104每个磁极经过定子铁芯102的某一位置,就会对该处铁芯产生吸引力,即径向电磁激振力,该吸引力在每一个永磁体104的一个磁极经过的时候就变化一次,引起定子变形,导致频率与极数成正比的振动。另外永磁体104的磁极对定子齿109也会产生吸引力,引起频率与槽数成正比的振动。
如图3a~图3c所示,为永磁体104的三视图,磁极的宽度可以用圆心角alfa表示。从俯视图可见,永磁体104磁极的两个侧面沿轴向上是直线。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其消除了定子受到的极频径向电磁激振力、减小了槽频径向电磁激振力和弯矩,减小了定子铁芯和机座的振动。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其包括定子机座、定子铁芯、转子铁芯、转子轴和轴承,所述定子铁芯固定设置在所述定子机座内,所述转子铁芯固定设置在所述转子轴上,所述转子轴通过所述轴承固定设置在所述定子机座内;其特征在于:还包括定子永磁磁极、转子电枢绕组和集电环或换向器;所述定子永磁磁极固定设置在所述定子铁芯内,所述转子铁芯位于所述定子永磁磁极的各磁极包围形成的空间中;所述转子铁芯的外圆周上均匀开设若干槽,所述槽中设置所述转子电枢绕组;位于所述转子铁芯的一侧或两侧,在所述转子轴上设置所述集电环或换向器,所述转子电枢绕组中的各绕组与所述集电环或换向器连接,再通过电刷与外部静止供电电路连接。
进一步,所述定子永磁磁极在轴向分段形成若干段永磁体,相邻的两段永磁体在圆周方向上宽度不同,或相邻两段永磁体在圆周方向上宽度相同但周向中心线位置不同。
进一步,所述定子永磁磁极的磁极边缘间隔设置有若干凸齿和凹槽,所述凹槽和凸齿交替布置。
进一步,所述凸齿的形状为矩形、三角形、阶梯形、波浪形或正弦波形。
进一步,所述定子永磁磁极的磁极边缘上的所述凹槽和凸齿沿圆周方向采用关于整个磁极周向中心线对称布置或不对称布置。
进一步,所述凸齿采用矩形形状,且沿圆周方向采用磁极的每一轴向段关于整个磁极周向中心线对称布置时,磁极轴向各段周向中心线在圆周方向上对齐,磁极的每一轴向段的宽度设置为(k+0.5)个转子齿距对应的角度,k为整数,磁极轴向相邻两段的宽度相差整数个转子齿距对应的角度。
进一步,所述凸齿为矩形形状,且沿圆周方向采用磁极的每一轴向段关于整个磁极周向中心线不对称布置时,磁极的每一轴向段的宽度设置为k个转子齿距对应的角度,k为整数,磁极轴向相邻两段之间错开0.5个或整数加0.5个转子齿距对应的角度。
进一步,所述定子永磁磁极的磁极边缘上的所述凹槽和凸齿沿轴向方向采用关于整个磁极轴向中心线对称布置或不对称布置。
进一步,所述定子永磁磁极为永磁磁极,或为导磁材料组成的电励磁磁极。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:本发明永磁电机由于励磁磁极不再布置在转子铁芯上,而是布置在定子铁芯上。励磁磁极的磁极边缘设置有凹槽和凸齿,凹槽和凸齿交替布置。本发明消除了定子受到的极频径向电磁激振力、减小槽频径向电磁激振力和弯矩,减小定子铁芯和机座的振动。本发明既可以用于永磁电机,也可以用于电励磁电机。
基于以上优点,本发明可以广泛应用于家用电器、医疗仪器、工业生产、制造业和民用领域的电机系统、航空航天电机电器设备领域、舰船辅助机械和舰船推进等系统领域以及可移动电气系统领域,对系统的减振降噪具有重要意义。
附图说明
图1是已有的永磁电机的横截面示意图,是图2的B-B切面图;
图2是已有的永磁电机的轴向截面示意图,是图1的A-A切面图;
图3a是已有的永磁电机的磁极的结构示意图;
图3b是图3a的侧视图;
图3c是图3a的俯视图;
图4是本发明的永磁电机的横截面示意图,也是图5的B-B切面图;
图5是本发明的永磁电机的轴向截面示意图,是图4的A-A切面图;
图6a是本发明的永磁电机的磁极边缘上带齿槽的磁极结构示意图;
图6b是图6a的侧视图;
图6c是图6a的俯视图;
图7是本发明的永磁电机轴向一段磁极上的径向电磁激振力和弯矩积分路径的示意图;
图8是本发明的永磁电机轴向一段磁极上的径向电磁激振力随着磁极宽度变化的曲线;
图9是本发明的永磁电机轴向一段磁极上的弯矩随着磁极宽度变化的曲线;
图10a是本发明永磁电机的另一种磁极边缘齿槽轴向对称分布的磁极结构示意图;
图10b是图10a的侧视图;
图10c是图10a的俯视图;
图11a是本发明永磁电机的另一种磁极边缘齿槽周向不对称分布的磁极结构示意图;
图11b是图11a的侧视图;
图11c是图11a的俯视图;
图12a是本发明永磁电机的另一种磁极边缘上的齿为三角形的磁极结构示意图;
图12b是图12a的侧视图;
图12c是图12a的俯视图;
图13a是本发明永磁电机的另一种磁极边缘上的齿为三角形且周向不对称分布的磁极结构示意图;
图13b是图13a的侧视图;
图13c是图13a的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图4、图5所示,以永磁电机为例进行说明,本发明包括定子机座1、定子铁芯2、定子永磁磁极3、转子铁芯4、转子轴5、轴承6、转子电枢绕组7和集电环8。其中,定子机座1可采用常规电机的安装方式固定,定子铁芯2固定设置在定子机座1内,定子铁芯2是电机磁路的一部分,定子永磁磁极3固定设置在定子铁芯2内。在定子永磁磁极3的各磁极包围形成的空间中,转子铁芯4固定设置在转子轴5上,转子轴5能够带动转子铁芯4绕轴心旋转,转子轴5通过轴承6固定设置在定子机座1内,转子铁芯4的外圆周上均匀开设若干槽(图中未示出),两相邻槽之间形成转子齿,槽中设置转子电枢绕组7;转子电枢绕组7采用交流电机的绕组形式或直流电机的绕组形式。位于转子铁芯4的一侧或两侧,在转子轴5上设置集电环8或换向器8;转子电枢绕组7中的各绕组与集电环8或换向器8连接,再通过电刷(图中未示出)与外部静止供电电路连接。上述说明中电机可以是交流电机,也可以是直流电机,只是对于交流电机,图4和图5中采用集电环8和转子电枢绕组7采用交流电机的绕组型式;对于直流电机,图4和图5采用换向器8和转子电枢绕组7采用直流电机的绕组型式。
在一个优选地实施例中,如图6所示,定子永磁磁极3的磁极边缘间隔设置有若干凹槽11和凸齿12,凹槽11和凸齿12交替布置。消除了定子受到的极频径向电磁激振力、减小槽频径向电磁激振力和弯矩,减小定子铁芯和机座的振动。
本发明与已有的普通永磁电机的区别在于定子永磁磁极3,此时定子永磁磁极3不再布置在转子铁芯上,而是布置在定子铁芯2上。这样处理带来的优势分析如下:
对于已有永磁电机,其定子铁芯中的磁场交变的频率是供电电源的频率,也是转子永磁磁极经过定子铁芯的频率,比如,当采用市电供电时,电源频率为50Hz,定子铁芯中的磁场变化的频率也为50Hz,该磁场在定子铁芯2上引起的径向电磁激振力的频率为磁场变化频率的2倍,即100Hz,该频率也为转子转动的频率与极数的乘积,故称为极频,其引起的振动成为极频振动。该磁场是电机进行机电能量转换的必要条件,且该磁场幅值最大,因此引起的振动力最大。该电源频率倍频的电磁激振力是减振的困难所在,解决这一难题是本发明目的之一。
此外,对已有的普通的永磁电机,由于定子铁心开槽会引起气隙磁场的变化,该变化的磁场也会对定子齿产生径向电磁力,从而引起振动噪声,该振动的频率与槽数乘以转频相关,称为槽频振动。由于定子绕组一般布置在定子槽中,所以该部分的电磁激振力和振动很难减小或消除,本发明的目的之一还在于削弱槽频电磁激振力和振动。
以往有采用斜极、斜槽的方法削弱齿槽转矩和降低振动的方法,但是都不能有效降低定子的槽频振动,对于极频振动更是无能为力。需要特别指出,齿槽转矩是电机整个转子转矩的合成,只要转矩的总和波动小即可。因此斜极、斜槽都可以达到削弱齿槽转矩的目的。但是径向电磁激振力却不同,电磁激振力直接作用在对应的定子上产生定子的变形,因此即使定子整个圆周上的径向电磁激振力和为零,也并不意味着定子上各个位置的激振力都为零,也表示着定子各个位置还会产生形变,产生振动。这一点也说明了削弱齿槽转矩与减小径向电磁激振力之间的差别,同时也说明了减小径向电磁激振力的难度将大大高于削弱齿槽转矩。而这也体现了本发明的困难性和创新性。
本发明与普通永磁电机的区别之一在于永磁磁极布置在定子铁心上,不是在转子上。外部电源对电机进行供电的绕组为转子电枢绕组7,其电流的频率为电源频率,仍以50Hz为例,其产生的磁场相对于转子铁芯5的变化频率仍为50Hz。但是由于转子自身在同步旋转,导致磁场相对定子铁芯2的变化频率不再是50Hz,而是恒定的不变化的。定子铁芯2会受到电磁力,但是该电磁力为恒定的力,恒定的力只引起变形,不引起振动,从而实现消除极频振动的目的,这即意味着消除了普通永磁电机中的极频径向电磁激振力和振动。
与已有的永磁电机的区别还在于永磁体磁极的两个侧面边缘沿轴向不是直线的,而是具有凹槽和凸齿的形状。一个实施例的永磁体磁极的形状如图6a~图6c所示,从俯视图可见,永磁体磁极的两个侧面都不是直线,而是设置有凹槽11,相应地形成凸齿12。永磁磁极的宽度用圆心角alfa表示,也可以用圆心角与转子槽距角的比值α1=alfa/sida表示,sida为转子的槽距角(以角度表示的槽距或者齿距),sida等于圆周的360度除以转子槽数Z。α1也就是永磁磁极在圆周上对应多少个转子曹局或齿距的宽度。本实施例中,转子槽数Z为24,槽距角sida=360/24=15度,永磁磁极的宽度alfa为112.5度,α1=7.5,即7.5个槽距角。凹槽11的深度也可以用圆心角表示为beta,也可以用圆心角beta与转子槽距角的比值表示n=beta/sida。本实施例中,凹槽的深度为7.5度,n=0.5,即凹进半个槽距角。
对于永磁体在定子上的电机,其定子受到径向电磁激振力和弯矩的作用而产生振动,其根源在于径向电磁激振力和弯矩。因此对其进行以下分析:
1、气隙磁场分析
对永磁体在定子上的电机而言,永磁体产生的磁动势可表示为:
式中,Hc为永磁体的矫顽力,hm为永磁体厚度,α为永磁体的极弧系数。
以转子齿中心与定子磁极中心线对齐时刻为计时起点,则在定子坐标系下的转子侧开槽时的气隙磁导可表示为:
式中,μ0为真空磁导率,δ为气隙长度,ωr为转子旋转角速度,Z为转子槽数,和为平均磁导系数和第k次谐波磁导系数,Kc为卡氏系数。
定子永磁电机的空载气隙磁场由永磁磁动势与转子开槽的磁导作用产生。在忽略饱和时,气隙磁场表示为:
b(θ,t)=f(θ,t)·λ(θ,t) (3)
即,
式中,
2、电磁力分析
铁磁物质在电磁场中的受力可用麦克斯韦应力张量法进行描述。在一个磁极下的气隙磁场产生的径向电磁激振力的力密度为:
式(5)中共有三项,第一项表示永磁体产生的不随时间变化的磁场自身作用得到的,不随时间变化的径向力密度,该项径向力密度产生的位移是固定的,即前面分析的不存在极频电磁激振力和振动的原因。第二项表示气隙磁导周期性变化产生的附加磁场自身作用得到的,随时间变化的径向力密度,该幅值由两次谐波磁导相乘得到,数值很小,可以忽略。第三项表示不随时间变化的磁场与周期性变化附加磁场相互作用产生的,随时间变化的径向力密度,该项是研究分析的重点。
3、交变力和交变弯矩
在永磁体位于定子上的电机中,引起振动的最主要的部分是定子磁极的方波磁场与转子一阶齿谐波磁场相互作用产生的径向力密度。电机的径向力波主要作用在电机的磁极上,将径向力密度pn积分得到作用在轴向长度为lp的磁极上的交变径向力,如图7所示。交变电磁力表达式为:
式中,α为磁极极弧系数,R为磁极的内表面半径,bp为磁极宽度,t2为转子齿距。
交变的径向力由于相对磁极中心线分布不对称,还会产生在磁极上的交变力矩,其频率与径向力相同。如图7所示,对于径向力矩的积分,不同磁极下的中心点不同,除了改变积分上下限之外,还需要将力臂中对应的角度相邻减去磁极中心线的角度,设R为交变力矩的作用半径,对应的弯曲力矩的表达通式为:
由式(6)和式(7)可以看出,两者之中都不存在与极数相关的极频量,即不存在极频激振力和弯矩,这是本发明的优势之一。
根据式(6),可以得到一台24槽2极的电机的径向电磁激振力随着磁极宽度变化的曲线,如图8所示。根据式(7),可以得到一台24槽2极的电机的弯矩随着磁极宽度变化的曲线,如图9所示。由图可见,随着磁极宽度的变化,径向力和弯矩不会同时为零,因此要么其中一个作用,要么两者起作用,使电机受径向激振力或弯矩的作用产生振动和噪声。这在普通电机中无法避免。而本发明正是为解决这一难题而提出的。
在一个优选地实施例中,将定子永磁磁极3在轴向进行分段,形成若干段永磁体,使相邻的两段永磁体在圆周方向上宽度不同,利用磁极宽度变化与相邻两段磁极宽度的不同两个自由度实现径向激振力和弯矩两者的最小化甚至为零的目的。
在上述实施例中,如图6所示的电机的定子磁极的宽度第一段为7.5个转子齿距对应的角度,第二段为6.5个转子齿距对应的角度。一、当磁极宽度为(k+0.5)个转子齿距对应的角度时,k为整数,由式(7)可见此时每段上的弯矩均为零;二、当磁极宽度为(k+0.5)个转子齿距对应的角度,k为整数,每段上的径向电磁激振力不为零,且为最大,但是两相邻段上的径向电磁激振力的相位为反相,两者相加后为零,即两段上总的径向电磁激振力为零。这样可以达到径向激振力和弯矩的同时为零。
因此,理想状态为,当定子永磁磁极3边缘上的凸齿12为矩形形状,且沿圆周方向采用关于磁极周向中心线对称布置时,磁极各段轴线在圆周方向上对齐,磁极的每一段的宽度应设置为(k+0.5)个转子齿距对应的角度,k为整数,磁极相邻两段的宽度相差整数个转子齿距对应的角度,此时能达到径向激振力和弯矩的同时为零,振动最小。
当无法按照最理想的状态设置时,磁极的每一段的宽度应设置为(k+0.5)个转子齿距对应的角度附近,k为整数,径向激振力和弯矩也会减小。
综合上述,本发明不仅消除了普通永磁电机中存在的突出的极频电磁激振力,而且消除了转子开槽引起的槽频电磁激振力和弯矩,从而将电机的低频振动减小—极频和槽频振动。
实际上,上述说明中是比较理想的状态,磁极的形状不是必须为等厚的,有些条件下为了改善磁场波形,采用不均匀气隙,或者磁极边缘径向削角,这些情况下,同样可以采用本发明的方法减振,只是磁极的宽度在上述条件下做适当调整即可。
实际上,磁极边缘凹槽和凸齿的设置,一般取为轴向上所有凸齿的长度和与所有凹槽的长度和相等,具体凹槽和凸齿在轴向上的分布以及在两个边缘上的分布可以自由设置,不受限制。
在一个优选地实施例中,定子永磁磁极3的磁极边缘上的凹槽11和凸齿12沿圆周方向可以采用关于整个磁极周向中心线对称或不对称的方式布置,凹槽11和凸齿12沿轴向方向可以采用关于整个磁极轴向中心线对称或不对称的方式布置。
上述各实施例中,当凸齿12为矩形形状,且沿圆周方向采用磁极的每一轴向段关于整个磁极周向中心线对称布置时,磁极轴向各段周向中心线在圆周方向上对齐,磁极的每一轴向段的宽度设置为(k+0.5)个转子齿距对应的角度,k为整数,磁极轴向相邻两段的宽度相差整数个转子齿距对应的角度。
上述各实施例中,当凸齿12为矩形形状,且沿圆周方向采用磁极的每一轴向段关于整个磁极周向中心线不对称布置时,磁极的每一轴向段的宽度设置为k个转子齿距对应的角度,k为整数,磁极轴向相邻两段之间错开0.5个或整数加0.5个转子齿距对应的角度。
如图10a~图10c所示,为本发明另一种实施例,定子永磁磁极3边缘上的凹槽11和凸齿12在轴向上关于整个磁极轴向中心线对称分布,轴向对称分布能够进一步消除轴向力的影响。
在一个优选地实施例中,将定子永磁磁极3在轴向进行分段,形成若干段永磁体,使相邻两段永磁体在圆周方向上宽度相同但周向中心线位置不同,保持合适磁极宽度与磁极中心线位置偏移配合,实现径向激振力和弯矩两者的最小化甚至为零的目的。
如图11a~图11c所示,为本发明另一种实施例,定子永磁磁极3边缘上的凹槽11和凸齿12在圆周方向上关于整个磁极周向中心线不对称分布。此时每一段磁极宽度相同,但是每一段的周向中心线不对齐,而是错开预先设定的角度。图11中磁极的每一段宽度都为7个转子齿距对应的角度,而相邻两段之间的周向中心线错开0.5个转子齿距对应的角度。一、当磁极宽度为k个转子齿距对应的角度,k为整数,由式(6)可见此时每段上的径向电磁激振力均为零。二、当磁极宽度为k个转子齿距对应的角度,k为整数,每段上的弯矩不为零,且为最大,但是两相邻段上的弯矩的相位为反相,两者相加后为零,即两段上总的弯矩为零。这样可以达到径向激振力和弯矩的同时为零。
如图12a~图12c所示,为本发明另一种实施例,定子永磁磁极3边缘上的凸齿12为三角形。
如图13a~图13c所示,为本发明另一种实施例,定子永磁磁极3边缘上的凸齿12为三角形,且周向分布不对称。
本申请中的说明为了简单,凸齿12的形状仅采用了矩形齿或者三角形齿,实际上为了消除二阶或者更高阶的槽频振动,凸齿12的形状还可以采用阶梯形状,阶梯数可以根据需要设置,各梯形段的轴向长度相应缩短。凸齿12的形状还可以为阶梯形状,波浪形或正弦波形。
上述各实施中采用永磁电机进行说明,各实施例中的磁极是永磁磁极,实际上磁极均可以是电励磁磁极,磁极用导磁材料制成,如硅钢片或钢板等等,此时磁极上需增加励磁绕组产生励磁需要的磁动势。即图4中的定子永磁磁极3为电励磁磁极。更为不同的,各实施例中的磁极可以部分为永磁磁极,部分为电励磁磁极。
上述各实施例中,磁极布置在定子上,电机可以为直流电机,也可以为交流电机,直流电机则采用换向器和电刷与外电路连接,交流电机则采用滑环和电刷与外电路连接。
上述各实施例仅用于说明本发明,各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的,在本发明技术方案的基础上,凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换,均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (9)
1.一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其包括定子机座、定子铁芯、转子铁芯、转子轴和轴承,所述定子铁芯固定设置在所述定子机座内,所述转子铁芯固定设置在所述转子轴上,所述转子轴通过所述轴承固定设置在所述定子机座内;其特征在于:还包括定子永磁磁极、转子电枢绕组和集电环或换向器;所述定子永磁磁极固定设置在所述定子铁芯内,所述转子铁芯位于所述定子永磁磁极的各磁极包围形成的空间中;所述转子铁芯的外圆周上均匀开设若干槽,所述槽中设置所述转子电枢绕组;位于所述转子铁芯的一侧或两侧,在所述转子轴上设置所述集电环或换向器,所述转子电枢绕组中的各绕组与所述集电环或换向器连接,再通过电刷与外部静止供电电路连接。
2.如权利要求1所述的一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其特征在于:所述定子永磁磁极在轴向分段形成若干段永磁体,相邻的两段永磁体在圆周方向上宽度不同,或相邻两段永磁体在圆周方向上宽度相同但周向中心线位置不同。
3.如权利要求1所述的一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其特征在于:所述定子永磁磁极的磁极边缘间隔设置有若干凸齿和凹槽,所述凹槽和凸齿交替布置。
4.如权利要求3所述的一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其特征在于:所述凸齿的形状为矩形、三角形、阶梯形、波浪形或正弦波形。
5.如权利要求4所述的一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其特征在于:所述定子永磁磁极的磁极边缘上的所述凹槽和凸齿沿圆周方向采用关于整个磁极周向中心线对称布置或不对称布置。
6.如权利要求5所述的一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其特征在于:所述凸齿采用矩形形状,且沿圆周方向采用磁极的每一轴向段关于整个磁极周向中心线对称布置时,磁极轴向各段周向中心线在圆周方向上对齐,磁极的每一轴向段的宽度设置为(k+0.5)个转子齿距对应的角度,k为整数,磁极轴向相邻两段的宽度相差整数个转子齿距对应的角度。
7.如权利要求5所述的一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其特征在于:所述凸齿为矩形形状,且沿圆周方向采用磁极的每一轴向段关于整个磁极周向中心线不对称布置时,磁极的每一轴向段的宽度设置为k个转子齿距对应的角度,k为整数,磁极轴向相邻两段之间错开0.5个或整数加0.5个转子齿距对应的角度。
8.如权利要求3或4或5所述的一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其特征在于:所述定子永磁磁极的磁极边缘上的所述凹槽和凸齿沿轴向方向采用关于整个磁极轴向中心线对称布置或不对称布置。
9.如权利要求1所述的一种励磁磁极位于定子上的低振动电机,其特征在于:所述定子永磁磁极为永磁磁极,或为导磁材料组成的电励磁磁极。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1417466A (zh) * | 2001-11-08 | 2003-05-14 | 株式会社萌力克 | 发动机的起动机 |
JP2010141985A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Minebea Co Ltd | 直流モータ |
CN105305670A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-03 | 清华大学 | 一种用于降低极频和槽频径向电磁激振力的电机 |
CN105305684A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-03 | 清华大学 | 一种降低极频和槽频径向电磁激振力的永磁电机 |
-
2017
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1417466A (zh) * | 2001-11-08 | 2003-05-14 | 株式会社萌力克 | 发动机的起动机 |
JP2010141985A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Minebea Co Ltd | 直流モータ |
CN105305670A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-03 | 清华大学 | 一种用于降低极频和槽频径向电磁激振力的电机 |
CN105305684A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-03 | 清华大学 | 一种降低极频和槽频径向电磁激振力的永磁电机 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112072809A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-11 | 清华大学 | 一种通过机械方式调节磁场的永磁旋转电枢电机 |
WO2022042391A1 (zh) * | 2020-08-24 | 2022-03-03 | 清华大学 | 一种通过机械方式调节磁场的永磁旋转电枢电机 |
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