CN203734493U - 永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种电机，具体公开一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，该电机包括定子、套在定子外的转子、嵌在定子内的永磁体和缠绕定子上的径向多相励磁绕组，所述的定子与转子之间留有定转子间气隙。本实用新型的电机根据转子的位置不同，永磁体产生的磁路发生变化，使得其磁阻转矩发生变化，补偿了绕组励磁产生转矩低谷，同时也对绕组励磁产生转矩波峰进行了抑制，减小电机的转矩脉动。

Description

永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机

技术领域

本实用新型属于一种电机，具体涉及一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机。 

背景技术

双凸级电机由于存在结构简单、控制方便、可靠性能高、成本低等优点，现已得到各行各业的重视和认可。而双凸级电机同时又存在转矩脉动大、噪音高的缺点，使得双凸级电机的应用受到一定的限制，因此抑制双凸级电机的转矩脉动成为双凸级电机研究的重要方向。已有的双凸级电机转矩脉动抑制方法主要有：电机本体参数优化，包括极弧系数优化、短磁路结构、定转子齿数配合等方面；新型控制策略，包括转矩分配、迭代学习以及现代控制理论等方面。无论使用现有的哪种方法转矩脉动抑制效果都不明显，并存在一定的局限性。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，该电机能够减小电机的转矩脉动。 

实现本实用新型目的的技术方案：一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，该电机包括定子、套在定子外的转子、嵌在定子内的永磁体和缠绕定子上的径向多相励磁绕组，所述的定子与转子之间留有定转子间气隙。 

所述的定子由定子轭部以及位于定子轭部内侧、且与定子轭部一体成形的定子齿部组成，定子齿部包括沿定子轭部周向均匀分布的A相定子齿部、B相定子齿部、C相定子齿部、A′相定子齿部、B′相定子齿部、C′相定子齿部。 

所述的径向多相励磁绕组包括A相径向多相励磁绕组、B相径向多相励磁绕组、C相径向多相励磁绕组、A′相径向多相励磁绕组、B′相径向多相励磁绕组、C′相径向多相励磁绕组，每个定子齿部外各缠绕一个径向多相励磁绕组。 

所述的转子由转子轭部以及位于转子轭部外侧、且与转子轭部一体成形的转子齿部组成，转子齿部包括沿周向均匀分布转子轭部的A相转子齿部、B相转子齿部、A′相转子齿部、B′相转子齿部。 

所述的永磁体包括对称分布在定子轭部的两侧的左侧永磁体和右侧永磁体。 

所述的A相定子齿部、B相定子齿部、C相定子齿部位于左侧永磁体、右侧永磁体的一侧，A′相定子齿部、B′相定子齿部、C′相定子齿部位于左侧永磁体、右侧永磁体的另一侧。 

所述的左侧永磁体和右侧永磁体均为长条形永磁体。 

所述的左侧永磁体和右侧永磁体均为切向充磁。 

本实用新型的有益技术效果在于：不通电时，本实用新型的永磁体磁路在电机定子轭部形成回路，对电机转子不产生转矩。通电后，磁路有向磁阻最小路径变化的趋势，利用定子上的径向多相励磁绕组磁势和切向充磁永磁体磁势产生的磁阻转矩而动作。根据转子的位置不同，永磁体产生的磁路发生变化，使得其磁阻转矩发生变化，补偿了绕组励磁产生转矩低谷，同时也对绕组励磁产生转矩波峰进行了抑制。本实用新型可以减小电机的转矩脉动，在机器人、高精度数控机床、电动车辆等具有良好应用前景。 

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种转矩脉动抑制双凸级电机的结构示意图； 

图2为本实用新型所提供的电机A相正对时永磁体磁通路径示意图； 

图3为本实用新型所提供的电机B相开始通电时刻电机磁通情况示意图； 

图4为本实用新型所提供的电机B相通电转子转动小角度时的电机磁通情况示意图； 

图5为本实用新型所提供的电机B相通电转子转动大角度时的电机磁通情况示意图； 

图6为本实用新型所提供的电机B相通电转子齿部正对定子齿部时的电机磁通情况示意图； 

图7为本实用新型所提供的电机转矩产生及抑制补偿波形图。 

图中：1.定子轭部，2.定子齿部，3.定转子间气隙，4.转子齿部，5.转子轭部，6.左侧永磁体，7.右侧永磁体，8.径向多相励磁绕组，9.电机轴。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。 

如图1所示，一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，包括定子、转子、左侧永磁体6、右侧永磁体7、径向多相励磁绕组8。定子套在电机轴9外、且两者之间通过键连接。定子由定子轭部1以及位于定子轭部1内侧、且与定子轭部1一体成形的定子齿部2组成，定子齿部2包括A相定子齿部201、B相定 子齿部202、C相定子齿部203、A′相定子齿部204、B′相定子齿部205、C′相定子齿部206，六个定子齿部2沿定子轭部1周向均匀分布。 

每个定子齿部2外各缠绕一个径向多相励磁绕组8，径向多相励磁绕组8包括A相径向多相励磁绕组801、B相径向多相励磁绕组802、C相径向多相励磁绕组803、A′相径向多相励磁绕组804、B′相径向多相励磁绕组805、c′相径向多相励磁绕组806。A相定子齿部201外缠绕A相径向多相励磁绕组801，B相定子齿部202外缠绕B相径向多相励磁绕组802，C相定子齿部203外缠绕C相径向多相励磁绕组803，A′相定子齿部204外缠绕A′相径向多相励磁绕组804，B′相定子齿部205外缠绕B′相径向多相励磁绕组805，C′相定子齿部206外缠绕C′相径向多相励磁绕组806。 

转子由转子轭部5以及位于转子轭部5外侧、且与转子轭部5一体成形的转子齿部4组成。转子齿部4包括A相转子齿部401、B相转子齿部402、A′相转子齿部403、B′相转子齿部40，四个转子齿部4沿转子轭部5周向均匀分布。 

每个定子齿部2与相应的转子齿部4之间均形成定转子间气隙3。 

定子轭部1的两侧对称分布左侧永磁体6、右侧永磁体7，左侧永磁体6和右侧永磁体7位于相邻两相定子齿部的中间位置，A相定子齿部201、B相定子齿部202、C相定子齿部203位于左侧永磁体6、右侧永磁体7的一侧，A′相定子齿部204、B′相定子齿部205、C′相定子齿部206位于左侧永磁体6、右侧永磁体7的另一侧。左侧永磁体6和右侧永磁体7均为相同的长条形永磁体，且均嵌在定子轭部1内，定子轭部1没有被左侧永磁体6、右侧永磁体7完全断开。当径向多相励磁绕组8没有通电时，左侧永磁体6、右侧永磁体7的磁路沿定子轭部闭合。左侧永磁体6和右侧永磁体7均为切向充磁，且两者的磁路方向一致，为绕组的励磁磁路方向。 

下面结合附图，详细说明本实用新型所提供的一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机的工作原理： 

如图1所示，当径向多相励磁绕组8没有电流时，左侧永磁体6、右侧永磁体7产生的磁路路径沿着电机定子轭部1进行闭环，该磁通不经过电机的定子齿部2和电机定转子气隙3。所以，在径向多相励磁绕组8不通电时，该电机如同传统的双凸级电机，没有永磁定位转矩。 

如图2，当电机A相定子齿部201正对着A向转子齿部401时，A相径向多相励磁绕组801和A′相径向多相励磁绕组804通电后，左侧永磁体6、右侧 永磁体7的磁通路径沿着定子轭部1、A相定子齿部201、定转子间气隙3、A相转子齿部401、转子轭部5、A′相转子齿部403、定转子间气隙3、A′相定子齿部204、定子轭部1回到左侧永磁体6、右侧永磁体7。A相径向多相励磁绕组8的励磁磁势和左侧永磁体6、右侧永磁体7产生的磁势进行叠加。 

如图3所示，此时，A相径向多相励磁绕组801和A′相径向多相励磁绕组804断电，B相径向多相励磁绕组802开始通电，B相径向多相励磁绕组802产生的磁通路径为：B相定子齿部202、定转子间气隙3、B相转子齿部402、转子轭部5、B′相转子齿部404、定转子间气隙3、B′相定子齿部205、定子轭部1回到B相定子齿部202。左侧永磁体6、右侧永磁体7的磁通路径沿着定子轭部1、A相定子齿部201、定转子间气隙3、A相转子齿部401、转子轭部5、A′相转子齿部403、定转子间气隙3、A′相定子齿部204、定子轭部1回到左侧永磁体6、右侧永磁体7。左侧永磁体6、右侧永磁体7产生的磁通路径没有发生变化。 

如图4所示，当B相绕组802继续通电，电机转子向顺时针旋转时，左侧永磁体6、右侧永磁体7的磁通将有一小部分经过B相绕组定子齿部102与B相绕组802励磁磁通进行叠加，e磁通路径为永磁通在B相绕组802、B相定子齿部102的路径，e磁通路的磁势形成正向转矩。而左侧永磁体6、右侧永磁体7的大部分磁通依然经过A相定子齿部201，a，b为该路磁通的磁力线。该路磁通的磁势对电机转子形成方向转矩；此转矩对B相绕组802励磁磁势形成的正向转矩波峰进行抑制，达到了转矩波峰抑制的功能。 

图5所示，随着电机转子的继续顺时针的转动，左侧永磁体6、右侧永磁体7在B相定子齿部202的磁通将增加，也就是a、b磁力线的磁通增加，而左侧永磁体6、右侧永磁体7在A相定子齿部201的磁通e将减少，为此左侧永磁体6、右侧永磁体7产生的负转矩减小，同时左侧永磁体6、右侧永磁体7产生的正向转矩增大。当转子转过15度时，左侧永磁体6、右侧永磁体7产生的正向转矩开始大于左侧永磁体6、右侧永磁体7产生的负转矩，此时左侧永磁体6、右侧永磁体7产生的转矩对B相绕组802励磁磁势产生的转矩进行补偿。 

图7所示，B相绕组802励磁磁势产生的转矩波形为由大变小，永磁体磁势产生的转矩为由负变为正，为此抑制了电机B相转矩波峰，补偿了B相绕组802转矩波谷。合成的电机输出总的电磁转矩具有较好的平稳性，抑制了双凸级电机的转矩脉动。 

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。本实用新型中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。 

Claims (8)

1.一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，其特征在于：该电机包括定子、套在定子外的转子、嵌在定子内的永磁体和缠绕定子上的径向多相励磁绕组（8），所述的定子与转子之间留有定转子间气隙（3）。 

2.根据权利要求1所述的一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，其特征在于：所述的定子由定子轭部（1）以及位于定子轭部（1）内侧、且与定子轭部（1）一体成形的定子齿部（2）组成，定子齿部（2）包括沿定子轭部（1）周向均匀分布的A相定子齿部（201）、B相定子齿部（202）、C相定子齿部（203）、A′相定子齿部（204）、B′相定子齿部（205）、C′相定子齿部（206）。 

3.根据权利要求2所述的一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，其特征在于：所述的径向多相励磁绕组（8）包括A相径向多相励磁绕组（801）、B相径向多相励磁绕组（802）、C相径向多相励磁绕组（803）、A′相径向多相励磁绕组（804）、B′相径向多相励磁绕组（805）、C′相径向多相励磁绕组（806），每个定子齿部（2）外各缠绕一个径向多相励磁绕组（8）。 

4.根据权利要求3所述的一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，其特征在于：所述的转子由转子轭部（5）以及位于转子轭部（5）外侧、且与转子轭部（5）一体成形的转子齿部（4）组成，转子齿部（4）包括沿周向均匀分布转子轭部（5）的A相转子齿部（401）、B相转子齿部（402）、A′相转子齿部（403）、B′相转子齿部（404）。 

5.根据权利要求4所述的一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，其特征在于：所述的永磁体包括对称分布在定子轭部（1）的两侧的左侧永磁体（6）和右侧永磁体（7）。 

6.根据权利要求5所述的一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，其特征在于：所述的A相定子齿部（201）、B相定子齿部（202）、C相定子齿部（203）位于左侧永磁体（6）、右侧永磁体（7）的一侧，A′相定子齿部（204）、B′相定子齿部（205）、C′相定子齿部（206）位于左侧永磁体（6）、右侧永磁体（7）的另一侧。 

7.根据权利要求6所述的一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，其特征在于：所述的左侧永磁体（6）和右侧永磁体（7）均为长条形永磁体。 

8.根据权利要求7所述的一种永磁磁通抑制转矩脉动双凸级电机，其特征在于：所述的左侧永磁体（6）和右侧永磁体（7）均为切向充磁。