一种具有正弦型面转子的直驱电机制造技术

本实用新型专利技术属于电机领域，涉及一种具有正弦型面转子的直驱电机，解决传统直驱电机的转子表面永磁体采用简单的弧面结构导致转矩波动大的问题。本装置包括电机转子和电机定子，电机定子上设有线圈绕组，电机转子包括转子铁芯，转子铁芯环周上均匀贴设有片状永磁体，其特征在于：所述永磁体内侧面为贴设在转子铁芯表面的弧面，所述永磁体外侧面为三段式曲面，中间段为与内侧面弧面相同圆心的弧面，两侧段为从中间向外侧下切的曲面，中间段与两侧段交接处平滑过渡。本实用新型专利技术对永磁体外侧面曲面进行修正，形成三段式的曲面结构，调节气隙磁密，减少了铁耗和电机转矩波动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种具有正弦型面转子的直驱电机
本技术属于电机领域，涉及一种电机转子采用正弦型面永磁体的直驱电机。 技术背景直驱电机是一种采用直接连接的方式驱动负载的电机，去除了中间了传动部件如传动皮带、齿轮等，降低了驱动过程的故障率，而且减少了安装空间的需求。现有的直驱电机有外侧为定子，内侧采用永磁体镶嵌在转子表面的形式，如中国专利局2008年9月17日公告的CN201118416Y号专利文件记载的洗衣机调频直驱电机装置，该电机为内转子、外定子结构型式，并在内转子上沿圆周方向嵌入均匀分布的磁钢(即永磁体)，电机主轴以连接机构直接驱动洗衣机转轴，连接机构可以是同时连接电机主轴和洗衣机转轴的连接套筒， 或实现软连接的拨盘、接盘、弹性垫圈、垫圈座；霍耳传感器外置安装在电机主轴末端，由霍耳线路板、霍耳元件和磁钢感应盘组成。传统上述结构直驱电机的电机转子永磁体内、外圆弧面是同圆心不同半径的两段弧面，这种形状加工简单可以产生较大的转矩，但是转矩波动 较大，导致运行速度不够平稳，为使运行速度稳定需要电机的驱动器增加补偿电流，既增加了驱动器的控制难度，又使电机整体电流增加，同时由于谐波严重，增加了电机的铁耗， 使电机绕组温升增加，降低了电机的寿命。
技术实现思路
本技术的目的在于针对传统直驱电机的转子表面永磁体采用简单的弧面结构导致转矩波动大的问题，提供一种正弦型面转子的直驱电机。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种具有正弦型面转子的直驱电机，包括电机转子和电机定子，电机定子上设有线圈绕组，电机转子包括转子铁芯，转子铁芯环周上均匀贴设有片状永磁体，所述永磁体内侧面为贴设在转子铁芯表面的弧面，所述永磁体外侧面为三段式曲面，中间段为与内侧面弧面相同圆心的弧面，两侧段为从中间向外侧下切的曲面，中间段与两侧段交接处平滑过渡。永磁体外侧面中间段弧面满足永磁体加工过程中的定位需要，能有效的降低加工难度，提高加工精度，两侧段下切，即永磁体厚度向两侧逐渐减小，用于调节气隙磁密，使磁密曲线接近标准正弦曲线，以减少铁耗和转矩波动。作为优选，所述两侧段曲面互相对称。保证两侧磁密曲线的对称，减少转矩波动。作为优选，所述两侧段曲面为在中间段曲面基础上去除材料形成，a、先将永磁体制作成内侧面和外侧面为同心而不同半径的弧面结构，用有限元分析软件获取气隙磁密分布曲线；b、根据a中的分布图绘制对应的标准正弦分布曲线；C、选取步骤a、b确定的两条曲线偏差最大处为两侧段曲面的起点，计算每个永磁体起点处对应的每个电角度(■·' I - 2. …2P - H，a, € HVj)，其中P为电机极对数，则每个永磁体的两侧段曲面与中间段弧面交接处的机械角度4 +_ η,/ΡΟΙ C id.2rr!)；d、在两侧段曲面起点至曲面终点间均匀选取K个点，两侧段曲面的切除量可按如下公式计算，式中》 代表原始的永磁体厚度，S代表气隙，Wm:代表a步骤中气隙磁密分布曲线在I C ,I- € -ri ·~J----。U link + in JJ,2k作为其他的替代方案，两侧段曲面可以为椭圆弧面或者圆弧面。采用常规曲线定型两端侧曲面也可以起到降低转矩波动的效果，计算和定型简单，加工更为简便，但是与磁密分布曲线与标准正弦分布曲线相比偏差较大。作为优选，所述步骤d中K值大于或等于10。根据精度需求选取点数，计算每个点的切除量后，将各点平滑连接，形成两侧段曲面。作为优选，所述永磁体内侧面及外侧面中间段弧面与转子铁芯同圆心。作为优选，相邻永磁体磁极交替分布。作为优选，所述永磁体为片状磁钢。作为优选，所述转子铁芯为环形，采用分段拼接或者粉末冶金或者由条形铁芯卷绕而成。本技术对永磁体外侧面曲面进行修正，形成三段式的曲面结构，调节气隙磁密，是磁密分布曲线接近标准正弦分布曲线，减少了铁耗和电机转矩波动。附图说明图I是本技术转子定子结构示意图。图2是本技术转子铁芯结构的示意图。图3是本技术传统永磁体结构示意图。图4是本技术一种永磁体结构示意图。图5是本技术永磁体修正前磁密分布曲线和标准正弦分布曲线对比示意图。图6是本技术永磁体修正后磁密分布曲线和标准正弦分布曲线对比示意图。图中1.电机定子，2.转子铁芯，3’ .传统永磁体，3.永磁体，3a.左侧段曲面， 3b.中段曲面，3c.右侧段曲面，4.标准正弦分布曲线，5.修正前气隙磁密分布曲线，6.修正后气隙磁密分布曲线。具体实施方式下面通过具体实施例并结合附图对本技术进一步说明。实施例一种具有正弦型面转子的直驱电机，如图I、图2所示。本装置包括电机定子I和电机转子，电机定子I环绕在电机转子外侧，电机定子I上设有线圈绕组。电机转子包括环状的转子铁芯2，转子铁芯2通过条形铁芯卷绕而成，转子铁芯2的外圆周上均匀贴设有永磁体3,相邻永磁体磁极方向相反,各永磁体N极和S极在转子铁芯2上交替排布。传统永磁体3’如图3所示，内侧面和外侧面为同心不同半径的弧面。本装置的永磁体3如图4所示，内侧面为与转子铁芯2同心的圆弧，外侧面分别三段式曲面结构，中段曲面3b为与内侧面同心不同半径的弧面，左侧段曲面3a和右侧段曲面3c相互对称，左侧段曲面3a和右侧段曲面3c向外侧下切，即永磁体3厚度向两侧逐渐变薄。本装置的永磁体3曲面结构可以在传统永磁体3’的基础上去除材料修正得到。如图5所示，步骤如下a、先将永磁体制作成内侧面和外侧面为同心而不同半径的弧面结构，用有限元分析软件获取修正前气隙磁密分布曲线5 ；b、根据a中的分布图绘制对应的标准正弦分布曲线4 ；C、选取步骤a、b确定的两条曲线偏差最大处为两侧段曲面的起点，计算每个永磁体起点处对应的每个电角度《W U2P^L2P， fc :n—Wj),其中P为电机极对数，则每个永磁体的两侧段曲面与中间段弧面交接处的机械角度+.力-“.,Pd亡!<1. 2φ ；d、在两侧段曲面起点至曲面终点间均匀选取K个点，两侧段曲面的切除量可按如下公式计算，式中··"代表原始的永磁体厚度，〃代表气隙，代表a步骤中气隙磁密分布曲线在％ ( .,·, €.rd — —--ψ-。如图6所示，按上述步骤对永磁体3曲面形状修正后气隙磁密分布曲线6与标准正弦分布曲线4接近度高，改善了电机的转矩波动。权利要求1.一种具有正弦型面转子的直驱电机，包括电机转子和电机定子，电机定子上设有线圈绕组，电机转子包括转子铁芯，转子铁芯环周上均匀贴设有片状永磁体，其特征在于所述永磁体内侧面为贴设在转子铁芯表面的弧面，所述永磁体外侧面为三段式曲面，中间段为与内侧面弧面相同圆心的弧面，两侧段为从中间向外侧下切的曲面，中间段与两侧段交接处平滑过渡。2.根据权利要求I所述的一种具有正弦型面转子的直驱电机，其特征在于所述两侧段曲面互相对称。3.根据权利要求I或2所述的一种具有正弦型面转子的直驱电机，其特征在于所述两侧段曲面为在中间段曲面基础上去除材料形成。4.根据权利要求I或2所述的一种具有正弦型面转子的直驱电机，其特征在于所述永磁体内侧面及外侧面中间段弧面与转子铁芯同圆心。5.根据权利要求I或2所述的一种具有正弦型面转子的直驱电机，其特征在于相邻永磁体磁极交替分布。6.根据权利要求I或2所述的一种具有正弦型面转子的直驱电机，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有正弦型面转子的直驱电机，包括电机转子和电机定子，电机定子上设有线圈绕组，电机转子包括转子铁芯，转子铁芯环周上均匀贴设有片状永磁体，其特征在于：所述永磁体内侧面为贴设在转子铁芯表面的弧面，所述永磁体外侧面为三段式曲面，中间段为与内侧面弧面相同圆心的弧面，两侧段为从中间向外侧下切的曲面，中间段与两侧段交接处平滑过渡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王立强，江思敏，叶鹏，李斌斌，陈凯，刘迎，
申请(专利权)人：杭州娃哈哈非常可乐饮料有限公司，杭州娃哈哈集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：