專利名稱：轉子磁鋼具有梯形槽結構的永磁電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及永磁電機技術領域，具體地說，涉及一種轉子磁鋼具有梯 形槽結構的永磁電機。
背景技術：
隨著永磁無刷直流電機在高性能場合如機器人、艦艇推進器驅動系統、高 精度數控機床伺服系統以及生物醫學工程中的人工心臟磁懸浮無軸承血泵電 機驅動系統等應用的增加,齒槽轉矩最小化技術顯得日益重要。無論是無刷直流 電機的優化設計,還是對其進行轉矩的脈動分析，都必須考慮齒槽轉矩的影響。齒槽定位轉矩是永磁式電機的固有現象，永磁同步電動機三相繞組不通 電，且繞組開路的情況下，用手輕輕轉動轉子時，會感覺到轉子上有一定的作 用轉矩，該轉矩在一圈范圍內大小不均勻，且可發現若干定位點，在自然狀態 下轉子即定位在這些點，只有在一定的外界轉矩作用下，才能改變轉子定位的 位置，正因為這樣，常常把永磁電動機不通電且繞組開路情況下轉動轉子的轉矩稱為定位(detent)轉矩。即永磁電機的轉子有一種沿著某一特定方向與定子對 齊的趨勢，由此趨勢會產生一種振蕩轉矩，也稱作齒槽轉矩。齒槽定位轉矩的產生來自于轉子永磁體與定子齒之間的切向力，是轉子永 磁體與定子齒槽相互作用的結果。其產生主要源于定子齒槽的存在，永磁轉子 的磁極與定子齒槽的相對位置不同時，主磁路的磁導不一樣，永磁轉子趨向定 位于磁導最大的位置，即穩定平衡點，電磁轉矩為零，偏離時都有回復到該位置的作用轉矩，或趨于另一相鄰的穩定平衡點，可見轉矩的作用方向是交變的, 通常所說的定位轉矩是指交變幅值。電動機旋轉一圈，轉矩交變的周期數，即 穩定平衡位置數，較多情況等于定子齒(槽)數。定位轉矩主要源于定子齒槽，所以也被叫做齒槽(cogging)轉矩，或者含義廣泛一些叫做齒槽定位轉矩。一般來說，在永磁電動機中，cogging常常成為引起振動、噪聲和提高控 制精度困難的基本原因。在變速驅動中，當轉矩頻率與定子或轉子的機械共振 頻率一致時，齒槽轉矩產生的振動和噪聲將被放大。齒槽轉矩的存在同樣影響 了電機在速度控制系統中的低速性能和在位置控制系統中的高精度定位。 目前降齒槽低定位轉矩主要有以下幾種方法1、 磁性槽楔法采用磁性槽楔就是在電機的定子槽口上涂壓一層磁性槽泥，固化后形成具 有一定導磁性能的槽楔。磁性槽泥的主要成分是高純度鐵粉和高粘度樹脂,其相對于空氣的磁導率一般為2-5。磁性槽楔減小了定子槽開口的影響，使定子和 轉子間的氣隙磁導分布更加均勻，從而可減小由于齒槽引起的轉矩脈動。然而 由于磁性槽楔材料的導磁性能不是很好，因而對于轉矩脈動的削弱程度有限。2、 閉口槽法采用閉口槽即定子槽不開口，槽口材料與齒部材料相同。因槽口的導磁性 能較好，所以閉口槽比磁性槽楔能更有效地消除轉矩閉口槽雖然可消除轉矩脈 動，然而卻給繞組嵌線帶來極大的不便。同時，采用閉口槽后大大增加了槽漏 電抗，增大了電路的時間常數，將影響電機控制系統的動態特性。3、 分數槽法當轉子磁鋼數一定時，定子采用分數槽提高了定子開槽數和轉子磁鋼數的 最小公倍數，亦即提高了齒槽轉矩基波的頻率。這樣，齒槽轉矩同樣會下降，然而與此同時，電機的平均轉矩也下降了，這是因為采用了分數槽后各極下繞 組分布不對稱而使電機的有效轉矩分量抵消了一部分。4、斜槽法.-定子斜槽法是最為傳統的降低齒槽轉矩的方法，其機理與分數槽法有相類 似之處。將定子槽沿軸向扭斜一個定子槽距，可有效地消除有齒槽引起的力矩 波動。斜槽法中定子斜槽一般會影響導體的占槽面積，從而使銅耗增加。且定 子斜槽有時會給電機的制造帶來不可接受的困難。對于槽數較少、短軸或非重 疊繞組的永磁無刷直流電機不適用。另外，斜槽的代價是使電機的結構趨于復 雜，并且在一定程度上降低了電機的輸出轉矩。實用新型內容本實用新型的目的是為了降低永磁電機的齒槽定位轉矩，提供一種轉子磁 鋼具有梯形槽結構的永磁電機。本實用新型所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現一種轉子磁鋼具有梯形槽結構的永磁電機，所述永磁電機轉子表面設有多 個表貼的瓦片式磁鋼，其特征在于所述每個瓦片式磁鋼的一側邊緣設有梯形 槽，另一側邊緣對稱處設有可與梯形槽配合的梯形槽舌，每個瓦片式磁鋼的梯 形槽舌均插入相鄰瓦片式樣磁鋼的梯形槽中。本實用新型中，為了便于瓦片式磁鋼的梯形槽舌插入相鄰瓦片式磁鋼的梯 形槽中，所述梯形槽的內壁由外向內傾斜。所述瓦片式磁鋼的拐角、梯形槽的拐角、梯形槽舌的拐角均為圓弧倒角結構。本實用新型通過在轉子磁鋼設置梯形槽結構永磁電機的定位轉矩降低了50%左右，使永磁電機具有低轉矩波動，保證其精確定位運行和較好的低速運 行特性，并且在生產工藝上也易于實現。


圖1為本實用新型永磁電機轉子的結構示意圖。 圖2為瓦片式磁鋼的結構示意圖。 圖3為圖2的仰視圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白 了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。本實用新型的永磁同步電機的其他結構與一般的永磁電機相似，且不是本 實用新型的主要部分，本領域的技術人員了解其結構，因此不再次累述。參見圖1，永磁電機轉子1的表面設有多個表貼的瓦片式磁鋼2，相鄰兩 瓦片式磁鋼2彼此配合成一圈，本實施例中所示的是八極永磁電機，因此永磁 電機轉子1的表面設有8個瓦片式磁鋼。參見圖2、圖3，每個瓦片式磁鋼2的一側邊緣設有梯形槽21，另一側邊 緣對稱處設有可與梯形槽21配合的梯形槽舌22，梯形槽21和梯形槽舌22的 數量則可根據電機轉子的實際情況選取。永磁電機轉子l進行磁鋼裝配時，每 個瓦片式磁鋼2的梯形槽舌22均插入相鄰瓦片式樣磁鋼2的梯形槽21中，完 成永磁電機轉子1裝配后即形成如圖1所示的結構。為了便于瓦片式磁鋼2的梯形槽舌22插入相鄰瓦片式磁鋼的梯形槽21中， 梯形槽22的內壁23由外向內傾斜，同時瓦片式磁鋼2的拐角24、梯形槽21的拐角25、梯形槽舌22的拐角26均采用圓弧倒角結構。本實施例中，永磁電 機的齒槽定位轉矩降低了 50%左右，實現了降低電機齒槽定位轉矩的目的。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優 點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實 施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神 和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入 要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書 及其等效物界定。
權利要求1.轉子磁鋼具有梯形槽結構的永磁電機，所述永磁電機轉子表面設有多個表貼的瓦片式磁鋼，其特征在于所述每個瓦片式磁鋼的一側邊緣設有梯形槽，另一側邊緣對稱處設有可與梯形槽配合的梯形槽舌，每個瓦片式磁鋼的梯形槽舌均插入相鄰瓦片式樣磁鋼的梯形槽中。
2. 如權利要求1所述的轉子磁鋼具有梯形槽結構的永磁電機，其特征在 于所述梯形槽的內壁由外向內傾斜。
3. 如權利要求1所述的轉子磁鋼具有梯形槽結構的永磁電機，其特征在 于所述瓦片式磁鋼的拐角、梯形槽的拐角、梯形槽舌的拐角均為圓弧倒角結 構。
專利摘要本實用新型為了降低永磁電機的齒槽定位轉矩，提供一種轉子磁鋼具有梯形槽結構的永磁電機。該永磁電機轉子表面設有多個表貼的瓦片式磁鋼，其特征在于所述每個瓦片式磁鋼的一側邊緣設有梯形槽，另一側邊緣對稱處設有可與梯形槽配合的梯形槽舌，每個瓦片式磁鋼的梯形槽舌均插入相鄰瓦片式樣磁鋼的梯形槽中。本實用新型通過在轉子磁鋼設置梯形槽結構永磁電機的定位轉矩降低了50％左右，使永磁電機具有低轉矩波動，保證其精確定位運行和較好的低速運行特性，并且在生產工藝上也易于實現。
文檔編號H02K1/27GK201352733SQ20092011372
公開日2009年11月25日 申請日期2009年2月10日 優先權日2009年2月10日
發明者徐振惠 申請人:太倉東元微電機有限公司