[发明专利]一种减少永磁电机齿槽转矩的装置、永磁电机及方法

说明书

本发明公开了一种减少永磁电机齿槽转矩的装置、永磁电机以及方法，该转子上设有永磁体单元，永磁体单元包括M段正永磁体和N‑M段负永磁体，M段正永磁体和N‑M段负永磁体沿轴向同轴排列于同一圆柱面设置M段正永磁体的极弧系数，使M段正永磁体的齿槽转矩在前半周期为正值，设置N‑M段负永磁体的齿槽转矩在前半周期为负值，各段永磁体产生的齿槽转矩相互抵消，实现永磁体总齿槽转矩减少，由于各段永磁体的转矩初始相位相同或相差180°，使得采用不同极弧系数对永磁体总输出转矩影响小。解决了现有永磁电机采用斜极无法兼顾降低永磁体齿槽转矩和降低对电机输出转矩的影响的技术问题。

技术领域

本发明属于电机领域，更具体地，涉及一种减少永磁电机齿槽转矩的装置、永磁电机及方法。

背景技术

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，然而在永磁电机中，永磁体和有槽电枢铁心相互作用，不可避免地产生齿槽转矩，导致转矩波动，引起振动和噪声，影响系统的控制精度。

为了解决上述问题，现有技术提出了多种方法，如图1所示，将永磁体沿轴向上均匀分段，然后这多段永磁体沿圆周方向错开一定的角度，通过此方法减小电机的齿槽转矩。该方法虽然能在一定程度上减小齿槽转矩，但是由于轴向上各段磁极错开了一定的角度，各段产生的转矩会发生相位偏移，对电机的转矩输出会产生一定的影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种减少永磁电机齿槽转矩的装置、永磁电机及方法。其目的在于解决现有永磁电机齿槽转矩脉动大的技术问题；本发明提供一种减少永磁电机齿槽转矩的装置、永磁电机及方法，显著地减小齿槽转矩，同时不影响电机的转矩输出。

作为本发明的一方面，本发明提供一种减少永磁电机齿槽转矩的装置，包括：

铁芯以及设置在所述铁芯周围的永磁体单元，所述永磁体单元包括N段永磁体，N段永磁体分为M段正永磁体和N-M段负永磁体，M段正永磁体和N-M段负永磁体沿轴向同轴排列于同一圆柱面；

M段正永磁体记为第1段正永磁体，……，第i段正永磁体，……，第M段正永磁体，且第i段正永磁体的极弧系数为使得第i段正永磁体的齿槽转矩在前半周期为正值；

N-M段负永磁体记为第1段负永磁体，……，第j段负永磁体，……，第N-M段负永磁体，第j段负永磁体极弧系数为使得第j段负永磁体的齿槽转矩在前半周期为负值；

其中，1≤i≤N，1≤j≤N-M，M＜N，k、m均为整数，i为正永磁体次序，j为负永磁体次序，N为永磁体总段数，M为正永磁体的数量，N_s为槽数，N_p为极数，N_L是槽数N_s和极数N_p的最小公倍数。

优选地，N段永磁体的厚度相等，正永磁体数量等于负永磁体数量，第i段正永磁体的极弧系数与第j段负永磁体的极弧系数满足

其中，为第i段正永磁体的极弧系数，为第j段负永磁体的极弧系数，i的数值与j数值相等，l为整数。

作为本发明的另一方面，本发明提供一种永磁电机，包括定子与转子，所述转子为权利要求1所述装置。

作为本发明的另一方面，本发明提供一种减少永磁电机齿槽转矩的方法，包括如下步骤：

在转子铁芯周围设置M段正永磁体和N-M段负永磁体，M段正永磁体和N-M段负永磁体沿轴向同轴排列于同一圆柱面；

每段正永磁体的极弧系数为使每段正永磁体的齿槽转矩在前半周期为正值；

每段负永磁体的极弧系数为使每段负永磁体的齿槽转矩在前半周期为负值；实现减少永磁体齿槽转矩；