本发明专利技术属于发电、变电或配电的相关技术领域，公开一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，包括转子，所述转子上设置有若干个转子齿，相邻两个所述转子齿之间设置有转子齿间弧形肋板，相邻两个所述转子齿以及所述转子齿间弧形肋板之间所包围的空腔为转子齿间空腔。有效降低定子永磁电机的转矩脉动和风摩损耗。电机气隙内空气保持较高的对流换热能力，尽可能的使转子结构简单化，提升高速运行时的转子机械可靠性。行时的转子机械可靠性。行时的转子机械可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构
[0001]本专利技术属于发电、变电或配电的相关
，具体涉及一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构。
技术介绍
[0002]当前，电机在工业和日常生活中发挥着重要作用，尤其是在电动汽车、电驱动飞机、风力发电机、精密伺服、轨道交通等行业或领域中，电机扮演着举足轻重的角色。电机性能会直接影响部件或设备的性能，因此本领域的技术人员一直致力于电机结构和控制策略优化，以提升电机性能，进而改善设备的运行品质。
[0003]定子永磁电机属于定子励磁型电机的一种，区别于转子励磁型电机，定子永磁电机中的永磁体和电枢绕组均位于定子侧，既实现了无刷化，永磁体和电枢绕组也可以被充分冷却，同时因为转子上不存在永磁体，转子结构更加简单、机械可靠性更高，彻底避开了传统转子励磁型电机必须面临的转子结构复杂、永磁体冷却困难、永磁体极易失磁、永磁体易破碎、转子护套涡流损耗、转子加工成本高的缺点。因此，定子永磁电机十分有望在工业领域中发挥更加重要的作用。
[0004]然而，由于定子永磁电机特有的双凸极结构、高气隙磁密、多工作谐波的特点，“齿槽转矩大、转矩脉动大、高速运行时风摩损耗大”成为了工业领域对该类电机仍抱有观望状态的重要原因。为了降低齿槽转矩和转矩脉动，“一种双余弦气隙磁通切换伺服电机”(公开号CN112821700A)所述技术中，改变了转子和定子调制磁导，电机的转矩脉动和齿槽转矩显著降低；为了降低风摩损耗，“一种带有分块转子的开关磁阻电机”(公开号CN205039675U)所述技术中，电机转子采用分块结构，转矩脉动和风摩损耗都有所降低，但转矩脉动仍然较高，降低效果不显著。此外，当前工业领域中，也会通过转子缝隙填充、灌封等技术让转子更接近于圆柱形，进而降低风摩损耗。
[0005]但现有技术存在以下不足：
[0006]1、现有技术要么只关注于转矩脉动和齿槽转矩的降低，要么只关注于风摩损耗的降低，同时降低转矩脉动、齿槽转矩和风摩损耗的技术报道很少，缺少成熟应用于工业领域中的技术方案；
[0007]2、通过转子缝隙填充、灌封等技术虽然可以降低转子的风摩损耗，但实际上增加了转子制造的工艺复杂度，增加了转子结构的复杂度，即转子至少由两种材料或部件构成，这会大大降低转子的机械可靠性，填充物、灌封物一旦发生脱落、破裂，必然会威胁电机的安全可靠运行，转子表面粗糙度也各不相同，使得同批次电机转子存在较大差异性；同时，圆柱形转子还会降低电机气隙(定子和转子之间的空气层)中空气的对流换热能力，不利于电机散热能力的提升。
[0008]综上，设计一种具有低转矩脉动(低齿槽转矩)、低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，同时使电机气隙内空气保持较高的对流换热能力，尽可能的使转子结构简单化，提升高速运行时的转子机械可靠性，对于改善定子永磁电机的运行品质非常重要，对于提升该
类电机在高速领域、伺服领域、高速伺服领域的应用潜力、应用优势具有重要意义和工程价值。
技术实现思路
[0009]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，解决了
技术介绍
在所提出的问题。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0011]一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，包括转子，所述转子上设置有若干个转子齿，相邻两个所述转子齿之间设置有转子齿间弧形肋板，相邻两个所述转子齿以及所述转子齿间弧形肋板之间所包围的空腔为转子齿间空腔。
[0012]优选的，单个所述转子齿的顶部的最高点o位于转子包络圆Y1的圆弧上，转子齿顶部左侧直线型轮廓线和转子齿顶部右侧直线型轮廓线为一直线。
[0013]优选的，所述转子齿间弧形肋板径向外侧落在转子齿间弧形肋板包络圆Y2的圆弧上。
[0014]优选的，所述转子齿顶部左侧直线型轮廓线和所述转子齿顶部右侧直线型轮廓线与x轴之间存在一个夹角，转矩脉动最小时，夹角的取值为5
°
～25
°
。
[0015]优选的，所述转子上设置有若干个转子齿，相邻两个所述转子齿之间设置有转子齿间弧形肋板，相邻两个所述转子齿以及所述转子齿间弧形肋板之间所包围的空腔为转子齿间空腔，转子齿顶部左侧直线型轮廓线和转子齿顶部右侧直线型轮廓线为一直线，所述转子齿间弧形肋板的位置由单个所述转子齿的中部移至齿顶，即转子齿间弧形肋板包络圆Y2与转子包络圆Y1重合。
[0016]优选的，所述转子上设置有若干个转子齿，相邻两个所述转子齿之间设置有转子齿间弧形肋板，相邻两个所述转子齿以及所述转子齿间弧形肋板之间所包围的空腔为转子齿间空腔，转子齿顶部左侧直线型轮廓线和转子齿顶部右侧直线型轮廓线由直线变化为弧线，即替换为转子齿顶部左侧弧线型轮廓线和转子齿顶部右侧弧线型轮廓线，所述转子齿间弧形肋板径向外侧落在转子齿间弧形肋板包络圆Y2的圆弧上。
[0017]优选的，所述转子齿顶部左侧弧线型轮廓线和转子齿顶部右侧弧线型轮廓线关于y轴对称，函数表达式为y＝ax2或函数表达式为y＝bcos(cx)或者y＝bcos(cx)的泰勒展开式，其中参数a、参数b、参数c或者泰勒展开式中的参数数值利用有限元法或解析法计算得到，转矩脉动最小时的a值、b值和c值。
[0018]优选的，所述转子上设置有若干个转子齿，相邻两个所述转子齿之间设置有转子齿间弧形肋板，相邻两个所述转子齿以及所述转子齿间弧形肋板之间所包围的空腔为转子齿间空腔，转子齿顶部左侧直线型轮廓线和转子齿顶部右侧直线型轮廓线由直线变化为弧线，即替换为转子齿顶部左侧弧线型轮廓线和转子齿顶部右侧弧线型轮廓线，所述转子齿间弧形肋板的位置由单个所述转子齿的中部移至齿顶，即转子齿间弧形肋板包络圆Y2与转子包络圆Y1重合。
[0019]优选的，所述转子上设置有若干个转子齿，相邻两个所述转子齿之间设置有转子齿间弧形肋板，相邻两个所述转子齿以及所述转子齿间弧形肋板之间所包围的空腔为转子齿间空腔，在所述转子齿间弧形肋板与单个所述转子齿相接的径向内侧，设置一个圆滑过
渡的单个转子齿侧角，转子齿顶部左侧直线型轮廓线和转子齿顶部右侧直线型轮廓线由直线变化为弧线，即替换为转子齿顶部左侧弧线型轮廓线和转子齿顶部右侧弧线型轮廓线，所述转子齿间弧形肋板径向外侧落在转子齿间弧形肋板包络圆Y2的圆弧上。
[0020]优选的，所述转子上设置有若干个转子齿，相邻两个所述转子齿之间设置有转子齿间弧形肋板，相邻两个所述转子齿以及所述转子齿间弧形肋板之间所包围的空腔为转子齿间空腔，所述转子齿间空腔中区域内，设置有径向增强筋和周向增强筋，将所述转子齿间空腔分割为多个小空腔，转子齿顶部左侧直线型轮廓线和转子齿顶部右侧直线型轮廓线由直线变化为弧线，即替换为转子齿顶部左侧弧线型轮廓线和转子齿顶部右侧弧线型轮廓线，所述转子齿间弧形肋板径向外侧落在转子齿间弧形肋板包络圆Y2的圆弧上。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]一种低转矩脉动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，包括转子(1)，其特征在于，所述转子(1)上设置有若干个转子齿(2)，相邻两个所述转子齿(2)之间设置有转子齿间弧形肋板(4)，相邻两个所述转子齿(2)以及所述转子齿间弧形肋板(4)之间所包围的空腔为转子齿间空腔(3)。2.根据权利要求1所述的一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，其特征在于，单个所述转子齿(2)的顶部的最高点o位于转子包络圆Y1的圆弧上，转子齿顶部左侧直线型轮廓线(201)和转子齿顶部右侧直线型轮廓线(202)为一直线。3.根据权利要求1所述的一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，其特征在于，所述转子齿间弧形肋板(4)径向外侧落在转子齿间弧形肋板包络圆Y2的圆弧上。4.根据权利要求2所述的一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，其特征在于，所述转子齿顶部左侧直线型轮廓线(201)和所述转子齿顶部右侧直线型轮廓线(202)与x轴之间存在一个夹角，转矩脉动最小时，夹角的取值为5
°
～25
°
。5.一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，包括转子(1)，其特征在于，所述转子(1)上设置有若干个转子齿(2)，相邻两个所述转子齿(2)之间设置有转子齿间弧形肋板(4)，相邻两个所述转子齿(2)以及所述转子齿间弧形肋板(4)之间所包围的空腔为转子齿间空腔(3)；转子齿顶部左侧直线型轮廓线(201)和转子齿顶部右侧直线型轮廓线(202)为一直线；所述转子齿间弧形肋板(4)的位置由单个所述转子齿(2)的中部移至齿顶，即转子齿间弧形肋板包络圆Y2与转子包络圆Y1重合。6.一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，包括转子(1)，其特征在于，所述转子(1)上设置有若干个转子齿(2)，相邻两个所述转子齿(2)之间设置有转子齿间弧形肋板(4)，相邻两个所述转子齿(2)以及所述转子齿间弧形肋板(4)之间所包围的空腔为转子齿间空腔(3)；转子齿顶部左侧直线型轮廓线(201)和转子齿顶部右侧直线型轮廓线(202)由直线变化为弧线，即替换为转子齿顶部左侧弧线型轮廓线(203)和转子齿顶部右侧弧线型轮廓线(204)；所述转子齿间弧形肋板(4)径向外侧落在转子齿间弧形肋板包络圆Y2的圆弧上。7.根据权利要求6所述的一种低转矩脉动和低风摩损耗的定子永磁电机转子结构，其特征在于，所述转子齿顶部左侧弧线型轮廓线(203)和转子齿顶部右侧弧线型...
【专利技术属性】
技术研发人员：花为，张志恒，王培欣，于雯斐，程明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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