一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机及其定子的加工方法技术

本申请公开了一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法和吊扇，吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法是在定子的多个齿部的相同一侧的内表面进行减料，然后判断被减料的部位的磁通量是否饱和，在判断到饱和时将转子的定位转矩和转子的启动转矩进行对比，对比启动转矩是否大于定位转矩，若是，设定将该辅助凹槽为标准辅助凹槽，若否，继续对齿部进行减料，直到减料后判断到启动转矩大于定位转矩为止，从而使电机输出的转矩平稳，提高电机的性能，当电机安装到吊扇上，能减少吊扇的振动，避免吊扇发出噪声，使用户体验效果好。

A Processing Method of Uniform Air Gap Single Phase Brushless Motor and Its Stator for Suspension Fan

【技术实现步骤摘要】
一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机及其定子的加工方法
本专利技术属于电气工程
，尤其涉及一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机及其定子的加工方法。
技术介绍
永磁同步电机具有转矩惯量比大、转速控制精确等优点，愈来愈广泛地应用于电动汽车、数控机床，伺服电机等行业，目前，永磁同步电机分为气隙均匀的同步电机和气隙不均匀的同步电机，气隙均匀的同步电机由于磁场波形较为均匀，运行时振动较小、运行噪音低，但是气隙均匀的同步电机的定位转矩较大，定位转矩是永磁电机固有的一种现象，定位转矩较大容易引起电机输出的转矩不平稳，影响电机的性能，容易导致振动和噪声，不均匀气隙的同步电机定位转矩较小但是由于气隙不均匀，磁场波形容易发生畸变，引起电机运转过程中产生振动和噪声，严重时容易导致温度升高，损坏电机轴承，当电机安装在吊扇上，就会容易导致吊扇产生噪声，影响用户的体验。
技术实现思路
(一)专利技术目的为了克服以上不足，本专利技术的目的在于提供一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机及其定子的加工方法，以解决现有吊扇上的电机容易发生振动产生噪音，影响用户的使用体验的技术问题。(二)技术方案为实现上述目的，本申请一方面提供了提供的技术方案如下：一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其包括：S1:对定子的所有齿部内表面的同一侧进行减料，使之向内凹陷形成一辅助凹槽；S2:判断辅助凹槽处的磁通量是否饱和；S3:若是，在定子未通电状态下，获取与定子转动配合的转子的定位转矩；S4：获取转子的定位角；S5：根据获取到的定位角计算定子在通入电流后的转子的启动转矩；S6：判断启动转矩是否大于定位转矩，若是，将该辅助凹槽设定为标准辅助凹槽，若否，返回步骤S1对齿部继续进行减料，直到减料后的转子的启动转矩大于定位转矩。进一步地，在判断辅助凹槽的磁通量是否饱和之前还包括：建立电机的物理模型；在有限元软件中，依次输入电机中的所有组成部件的各电磁参数。进一步地，对齿部进行减料的步骤是，对所有齿部的内表面的同一侧的深度和/或宽度进行减料。进一步地，辅助凹槽为矩形辅助凹槽或弧形辅助凹槽或锯齿形辅助凹槽。进一步地，判断启动转矩是否大于定位转矩的步骤为，启动转矩大于定位转矩的2倍或以上。进一步地，获取与定子转动配合的转子的定位转矩包括：对转子在自由转动过程中在各自由位置下与该转子在当前自由位置下所具备的磁场能量求偏导数取相反数，其中，该自由位置为任意定子的齿部的中心线与该齿部所对应的永磁铁之间的夹角。进一步地，定位转矩的计算公式如下：其中，Tct为定位转矩，W为转子在自由位置上所具备的磁场能量、α为自由位置、Z为定子的齿条数量、L为电机轴向长度、R2为转子的内圆半径、R1为定子的内圆半径、μ0为真空磁导率、n为正整数、Br为转子的切向磁感应强度、Gn为转子各n阶的磁导、P为转子永磁铁的对数。进一步地，启动转矩的计算公式为：Tst＝FsFRsinθ，其中，Tst为启动转矩，启动转矩Tst是绕组通电后定子产生的磁场对转子的作用力，Fs为定子的磁势、FR为转子的磁势、θ为定位角，定位角θ为定子在自由转动停止后该定子任意的一所述齿部的中心线与该齿部对应的所述永磁铁的中心线之间的夹角；定子的磁势Fs为有限元软件根据定子的绕组匝数、绕组的串并联方式和绕组的工作电流进行有限元分析所得；转子的磁势FR是有限元软件根据转子的磁路和转子的磁性进行有限元分析所得。本申请另一方面提供了一种具有通过上述定子加工方法加工所得的定子的吊扇用均匀气隙单相无刷电机，还包括：上端盖和下端盖，上、下端盖相对设置；定子，设置在下端盖中，定子包括铁芯以及绕卷在铁芯上的绕组，铁芯包括：定子轭部以及围绕定子轭部周向并沿定子轭部的径向延伸设置的多个齿条，相邻的两个齿条之间形成一齿槽，每个齿条远离定子轭部的一端沿周向延伸形成齿部，其中，所有的齿部的内表面的相同一侧开设有一个辅助凹槽；转子，围绕定子可转动地设置在上端盖中，转子包括周向设置在上端盖内侧壁上的多对永磁体以及可转动地穿设于上端盖和下端盖中的转动轴组件；其中，辅助凹槽可降低转子转动过程中的启动转矩，减少无刷电机工作过程中的振动，从而降低无刷电机工作时的噪声。进一步地，定子的槽数为12槽，永磁铁的极对数为4、5、7或8对。借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法首先通过对定子的多个齿部的相同一侧的内表面进行减料使之形成辅助凹槽；然后通过有限元软件分析并判断辅助凹槽的磁通量是否饱和，若饱和，再通过有限元软件获取与定子配合的转子在未进行通电时该转子自由转动后转子与定子之间的定位角以及转子的定位转矩，然后向绕卷在定子上的绕组通入预定强度的电流并根据定位角计算定子的启动转矩；最后判断启动转矩是否大于定位转矩，若是，设定将该辅助凹槽为标准辅助凹槽，以该辅助凹槽的深度和宽度为标准深度和宽度，若否，继续对齿部进行减料，直到减料后判断到启动转矩大于定位转矩为止，从而保证加工出来的定子的外表面气隙均匀，定子上的绕组通电后磁场波形不容易发生畸变，可避免引起电机运转过程中产生振动和噪声，同时定子内表面的一端开设有辅助凹槽，使得定子会施加给转子一个切向分力，从而减低转子的定位力矩，使电机输出的转矩平稳，提高电机的性能，当电机安装到吊扇上，能减少吊扇的振动，避免吊扇发出噪声，使用户体验效果好。附图说明图1是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法的流程图；图2是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机通过有限元分析所得的定位转矩的示意图；图3是现有的气隙均匀的单相无刷电机通过有限元分析所得的定位转矩的示意图；图4a是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机噪声分析图；图4b是现有的气隙不均匀的单相无刷电机噪声分析图；图5是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机通过有限元软件分析所得的辅助凹槽的磁通量示意图；图6是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机第一实施例的定子的结构示意图；图7是图6中的A部分的放大图；图8是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机第二实施例的定子的结构示意图；图9是图8中的B部分的放大图；图10是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机第三实施例的定子的结构示意图；图11是图10中的C部分的放大图；图12是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的爆炸图；图13是本专利技术的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子齿部放大图；附图标记：1：定子；2：铁芯；201：齿部；202：辅助凹槽；203：齿条；204：定子轭部；205：齿槽；3：上端盖；4：轴承；5：转动轴；6：上骨架；7：绕组；8：固定件；9：下骨架；10：永磁铁等分固定块；11：永磁铁；12：下端盖。具体实施方式为使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆专利技术的概念。现有的永磁同步电机分为气隙均匀的同步电机和气隙不均匀的同步电机，气隙均匀的同步电机由于定子齿部201与转子的永磁铁之间的间隙均匀，电机的磁场波形平稳，不容易发生畸变，使得电机在运行时振动较小、运行噪音低，但是气隙均匀的同步电机存在定位转矩较大的问题，定位转矩较大容易引起电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其特征在于，包括：S1:对定子的所有齿部内表面的同一侧进行减料，使之向内凹陷形成一辅助凹槽；S2:判断所述辅助凹槽处的磁通量是否饱和；S3:若是，在所述定子未通电状态下，获取与所述定子转动配合的转子的定位转矩；S4：获取所述转子的定位角；S5：根据获取到的所述定位角计算所述定子在通入电流后的所述转子的启动转矩；S6：判断所述启动转矩是否大于所述定位转矩，若是，将该辅助凹槽设定为标准辅助凹槽，若否，返回步骤S1对所述齿部继续进行减料，直到减料后的所述转子的启动转矩大于所述定位转矩。

【技术特征摘要】
1.一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其特征在于，包括：S1:对定子的所有齿部内表面的同一侧进行减料，使之向内凹陷形成一辅助凹槽；S2:判断所述辅助凹槽处的磁通量是否饱和；S3:若是，在所述定子未通电状态下，获取与所述定子转动配合的转子的定位转矩；S4：获取所述转子的定位角；S5：根据获取到的所述定位角计算所述定子在通入电流后的所述转子的启动转矩；S6：判断所述启动转矩是否大于所述定位转矩，若是，将该辅助凹槽设定为标准辅助凹槽，若否，返回步骤S1对所述齿部继续进行减料，直到减料后的所述转子的启动转矩大于所述定位转矩。2.根据权利要求1所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其特征在于，在判断所述辅助凹槽的磁通量是否饱和之前还包括：建立电机的物理模型；在有限元软件中，依次输入所述电机中的所有组成部件的各电磁参数。3.根据权利要求2所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其特征在于，所述对齿部进行减料的步骤是，对所有所述齿部的内表面的同一侧的深度和/或宽度进行减料。4.根据权利要求3所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其特征在于，所述辅助凹槽为矩形辅助凹槽或弧形辅助凹槽或锯齿形辅助凹槽。5.根据权利要求4所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其特征在于，所述判断所述启动转矩是否大于所述定位转矩的步骤为，所述启动转矩大于所述定位转矩的2倍或以上。6.根据权利要求1所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其特征在于，所述获取与定子转动配合的转子的定位转矩包括：对所述转子在自由转动过程中在各自由位置下与该转子在当前所述自由位置下所具备的磁场能量求偏导数取相反数，其中，该自由位置为任意定子的所述齿部的中心线与该齿部所对应的永磁铁之间的夹角。7.根据权利要求6所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子加工方法，其特征在于，所述定位转矩的计算公式如下：其中，Tct为定位转矩，W为转子在所述自由位置上所具备的磁场能...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱志存，田军，唐小元，
申请(专利权)人：上海晶丰明源半导体股份有限公司，中山市小榄镇先奇电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31