可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体[实用新型专利]

(10)授权公告号 CN 201616714 U
(45)授权公告日 2010.10.27C N 201616714 U
*CN201616714U*
(21)申请号 200920294620.5
(22)申请日 2009.12.21
H02K 1/06(2006.01)
(73)专利权人无锡东元电机有限公司
地址214028 江苏省无锡市新区长江南路9
号
(72)发明人辛懋
(74)专利代理机构杭州浙科专利事务所 33213
代理人
吴秉中
(54)实用新型名称
可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体
(57)摘要
本实用新型提供一种可削弱永磁电机齿槽转
矩的永磁体，以在各种类型的永磁电机上适用。

该
永磁体，所述永磁体为对称的瓦片形结构，其特征
在于：永磁体两端的外圆弧上设有第一切割点，
永磁体的两端部沿永磁体厚度方向设有第二切割
点，永磁体两端具有经第一切割点和第二切割点
直线切割的缺角。

采用本实用新型的永磁体对齿
槽转矩进行削弱，与他方式相比更加简单且容易
实现，具有较强的实用性，而且适用性很广，可适
用于所有永磁类电机的齿槽转矩削弱，其最佳效
果可降低齿槽转矩75％以上。

(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页
权 利 要 求 书
CN 201616714 U1/1页
1.可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，所述永磁体为对称的瓦片形结构，其特征在于：永磁体两端的外圆弧上设有第一切割点，永磁体的两端部沿永磁体厚度方向设有第二切割点，永磁体两端具有经第一切割点和第二切割点直线切割的缺角。

2.如权利要求1所述的可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，其特征在于：所述缺角被切割掉的外圆弧弧长小于永磁体外圆环弧长的1/3。

3.如权利要求1所述的可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，其特征在于：所述缺角被切割掉的外圆弧弧长为永磁体外圆环弧长的10％
4.如权利要求1或2或3所述的可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，其特征在于：所述缺角被切割掉的厚度不大于永磁体厚度的30％。

5.如权利要求1或2或3所述的可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，其特征在于：所述缺角被切割掉的厚度为永磁体厚度的30％。

6.可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，所述永磁体为对称的瓦片形结构，其特征在于：永磁体两端的内圆弧上设有第一切割点，永磁体的两端部沿永磁体厚度方向设有第二切割点，永磁体两端具有经第一切割点和第二切割点直线切割的缺角。

7.如权利要求6所述的可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，其特征在于：所述缺角被切割掉的内圆弧弧长小于永磁体内圆环弧长的1/3。

8.如权利要求6所述的可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，其特征在于：所述缺角被切割掉的内圆弧弧长为永磁体内圆环弧长的10％
9.如权利要求6或7或8所述的可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，其特征在于：所述缺角被切割掉的厚度不大于永磁体厚度的30％。

10.如权利要求6或7或8所述的可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，其特征在于：所述缺角被切割掉的厚度为永磁体厚度的30％。

可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体
技术领域
[0001] 本实用新型涉及永磁电机技术领域，具体地说，涉及一种可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体。

背景技术
[0002] 齿槽转矩是永磁电机的一种固有现象，它是在电枢绕组不通电的情况下，由永磁体磁场与电枢铁心的齿槽相互作用而在圆周方向产生的转矩。

随着永磁材料性能的不断提高，永磁电机越来越广泛地应用于高性能的速度和位置控制系统，而齿槽转矩的存在，直接影响电机在速度控制系统中的低速性能和在位置控制系统中的精确定位。

[0003] 抑制永磁电机齿槽转矩的方法可分为两类：一是从控制策略上加以抵消，这是一种通过外因起作用的被动式抑制方法；二是从电机本体的结构参数出发，改善电机结构设计尽量抑制齿槽转矩，这是一种通过内因起作用的主动式抑制方法。

因为齿槽转矩的存在是由于电枢铁心和永磁体磁极的相互作用，因此对齿槽和永磁体磁极进行适当的改变，就可以将齿槽转矩减小到可以接受的程度。

具体的方法有很多，可归纳为三大类：1)改变永磁磁极参数的方法；2)改变电枢参数的方法；3)电枢极槽数的合理组合。

[0004] 改变磁极参数的方法是通过改变对齿槽转矩起主要作用的气隙磁密的谐波B rn的幅值，来达到削弱齿槽转矩的目的。

这类方法主要包括改变磁极的极弧系数、磁极偏移、偏心磁极、不等极弧系数组合等。

改变极弧系数对于齿槽转矩波形的幅值和形状都有重要影响。

齿槽转矩与气隙磁密平方的nZ/2p次傅立叶分解系数有关。

而极弧系数的选择对气隙磁密平方的傅立叶分解系数有较大的影响，因此合理选择极弧系数，即可大幅度的削弱齿槽转矩。

[0005] 改变电枢参数的方法是通过改变对齿槽转矩起主要作用的气隙磁导的谐波的幅值，进而削弱齿槽转矩。

这类方法主要包括斜槽、改变槽口宽度、改变齿的形状、不等槽口宽配合、开辅助槽等。

[0006] 斜槽和斜极是削弱齿槽转矩最有效的方法。

其中，最常见且有效的方法为斜槽。

将电机的定子或转子铁心沿轴向倾斜半个齿距时，齿槽转矩可被削弱约50％；若倾斜一个齿距，则可使齿槽转矩降到接近于零。

但采用斜槽会使电机结构和制造工艺趋于复杂，并且在一定程度上降低了电机的输出转矩。

[0007] 辅助槽是在电枢上再开一些不嵌绕组的虚槽。

对齿槽转矩的有效影响相当于增加了电枢槽数，改变了极槽配合。

采用辅助槽，需要合理选择辅助槽数、槽深和槽中心线与齿中心线的夹角，才能达到削弱齿槽转矩的最佳效果。

[0008] 以上方法都比较复杂，并且不能在各种不同的永磁电机上适用。

实用新型内容
[0009] 本实用新型的目的是提供一种可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，以在各种类型的永磁电机上适用。

[0010] 本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0011] 一种可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，所述永磁体为对称的瓦片形结构，其特征在于：永磁体两端的外圆弧上设有第一切割点，永磁体的两端部沿永磁体厚度方向设有第二切割点，永磁体两端具有经第一切割点和第二切割点直线切割的缺角。

[0012] 本实用新型中，所述缺角被切割掉的外圆弧弧长小于永磁体外圆环弧长的1/3，为了使消除齿槽转矩的效果最佳，所述缺角被切割掉的外圆弧弧长为永磁体外圆环弧长的10％。

[0013] 所述缺角被切割掉的厚度不大于永磁体厚度的30％，为了使消除齿槽转矩的效果最佳，所述缺角被切割掉的厚度为永磁体厚度的30％。

[0014] 一种可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，所述永磁体为对称的瓦片形结构，其特征在于：永磁体两端的内圆弧上设有第一切割点，永磁体的两端部沿永磁体厚度方向设有第二切割点，永磁体两端具有经第一切割点和第二切割点直线切割的缺角。

[0015] 本实用新型中，所述缺角被切割掉的内圆弧弧长小于永磁体内圆环弧长的1/3，为了使消除齿槽转矩的效果最佳，所述缺角被切割掉的内圆弧弧长为永磁体内圆环弧长的10％。

[0016] 所述缺角被切割掉的厚度不大于永磁体厚度的30％，为了使消除齿槽转矩的效果最佳，所述缺角被切割掉的厚度为永磁体厚度的30％。

[0017] 采用本实用新型的永磁体对齿槽转矩进行削弱，与他方式相比更加简单且容易实现，具有较强的实用性，而且适用性很广，可适用于所有永磁类电机的齿槽转矩削弱，其最佳效果可降低齿槽转矩75％以上。

附图说明
[0018] 图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

[0019] 图2为实施例1不同b值下齿槽转矩的波动图。

[0020] 图3为本实用新型实施例2的结构示意图。

具体实施方式
[0021] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

[0022] 实施例1
[0023] 如图1所示，一种可削弱永磁电机齿槽转矩的永磁体，永磁体为对称的瓦片形结构，永磁体两端的外圆弧上设有第一切割点A，永磁体的两端部沿永磁体厚度方向设有第二切割点B，永磁体两端具有经第一切割点A和第二切割点B直线切割的缺角，切割后的形状如永磁体右侧所示。

[0024] 将切割后第一切割点A到永磁体未切割前端点的弧长，实际即缺角被切割掉的外圆弧的弧长定义为a，将切割后第二切割点B到永磁体未切割前端点的长度，实际即被切割掉的厚度定义为b。

为了达到较好的降低齿槽转矩的效果，0≤a＜(1/3)永磁体外弧长，即
小于永磁体外弧长的1/3，最优的选取为外弧长的10％；0≤b≤0.3h
m (h
m
为永磁体厚度)，
即不大于永磁体厚度的30％，最优选取为永磁体厚度的30％。

当a＝0或者b＝0时，即
第一切割点A或者第二切割点B与端点重合，即意味着切割时可以只进行永磁体弧长方向或者厚度方向一侧的切割。

这样结构的永磁体比较适合安放在转子外表面。

[0025] 参见图2，以1台装配本实用新型永磁体的2极、12槽的永磁直流电动机为例进行说明，其主要数据为：额定功率38W，额定电压24V，额定转速3000r/min，永磁体为钕铁硼，径向充磁。

其中，a为永磁体外弧长的10％，永磁体的厚度为4mm，那么b＝0.5mm时，即b
＝0.125h
m ，b＝0.8mm时，即b＝0.2h
m
，b＝1.2mm时，即b＝0.3h
m。

[0026] 图2中，波谷处由下到上(波峰处即从上到下)，分别为b＝0、b＝0.5mm、b＝
0.8mm、b＝1.2mm时对应的齿槽转矩波动图，当b逐渐增大时齿槽转矩逐渐减小，当b＝
1.2mm(b＝0.3h
m
)时，齿槽转矩被削弱了76.4％，体现了良好的效果。

[0027] 实施例2
[0028] 参见图3，实施例2与实施例1的区别在于，第一切割点A设置在永磁体内圆弧上，其他结构与实施例1相同，因此这样结构的永磁体比较适合安放在定子内表面，此处就不再进行详细描述了。

[0029] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

图1图2
图3。