[发明专利]一种采用径向不等齿宽的交流永磁力矩电机

说明书

一种采用径向不等齿宽的交流永磁力矩电机，涉及机电技术领域。本发明是为了解决现有的径向等齿宽交流永磁力矩电机过载能力较差的问题。本发明所述的一种采用径向不等齿宽的交流永磁力矩电机，包括定子和转子，定子齿的径向截面中，其齿根周向长度大于齿顶周向长度。本发明增加了电机定子齿根部分的局部宽度，同时保持齿尖部分的宽度不变，相对于传统改进结构，槽面积更大，绕组利用率更高，铜耗更低，电机发热更小。本发明在有效提升电机过载能力的同时，规避了传统改进方法在提升过载能力的同时会额外带来的诸多不利影响。

技术领域

本发明属于机电技术领域中的交流永磁力矩电机。

背景技术

交流永磁力矩电机具有转矩密度高、体积质量小、控制精度高、布置灵活、免维护等特点，在航空航天、国防武器、高技术船舶、机器人等领域具有广泛的应用。直接驱动永磁力矩电机技术的应用，提高了运动控制系统的控制精度和响应速度，已成为国航、航天、高端装备等领域重要的支撑技术。对于交流永磁力矩电机而言，转矩过载能力是一项重要的性能指标，它直接影响到运动系统的动态响应性能，进而影响装备的机动性。

目前，永磁力矩电机多采用径向等齿宽、无齿靴的直齿结构。由于该结构具有较大的槽口宽度，能够抑制由电枢反应所带来的磁路饱和，因而在一定程度上可以提高永磁力矩电机的转矩过载能力。然而，在高过载状态时，由于绕组电流通常会达到数倍的额定电流(典型值：5-10倍)，电枢反应非常严重，导致电机磁路的饱和程度剧增，尤其是在定子铁心的齿根区域，这严重影响了电机过载能力的提高。为了提高电机的过载能力，减弱高过载时的磁路饱和程度，传统的做法是增大定子齿宽，但这会带来两方面的不利影响：一方面，槽面积减小，绕组利用率降低，并使得电机铜耗增大，发热严重；另一方面，定子齿宽增大会使得槽口宽度减小，不仅会对磁路饱和带来不利影响，而且会导致电机漏感增大，漏抗压降增加，降低了桥臂电压利用率。因此，对于传统的采用径向等齿宽的交流永磁力矩电机，定子齿宽的增加对过载能力的提升效果是十分有限的。

发明内容

本发明是为了解决现有的径向等齿宽交流永磁力矩电机过载能力较差的问题，现提供一种采用径向不等齿宽的交流永磁力矩电机。

一种采用径向不等齿宽的交流永磁力矩电机，包括定子和转子，定子齿的径向截面中，其齿根周向长度大于齿顶周向长度。

进一步的，每个定子齿均包括N个沿径向层叠设置的定子段，N为大于等于2的正整数，定子段的周向长度由齿根至齿顶逐层递减。

进一步的，底层定子段大于其顶层定子段的部分为定子段的肩部，每个定子齿中所有定子段的肩部均与齿顶平行。

进一步的，底层定子段大于其顶层定子段的部分为定子段的肩部，每个定子齿中所有定子段的肩部外端均向齿根方向倾斜。

进一步的，每个定子段的径向长度相同。

进一步的，每个定子段的径向长度不同。

进一步的，上述定子齿为梯形齿。

本发明是一种采用径向不等齿宽来提高电机转矩过载能力的交流永磁力矩电机，针对性地增加了电机定子齿根部分的局部宽度，同时保持齿尖部分的宽度不变，相对于传统改进结构，槽面积更大，绕组利用率更高，铜耗更低，电机发热更小。本发明在有效提升电机过载能力的同时，规避了传统改进方法在提升过载能力的同时会额外带来的诸多不利影响。

附图说明

图1为未改进的定子齿示结构意图，其中，1为定子齿根，2为定子齿顶，3为高过载状态时的磁路过饱和区域；

图2为利用传统改进方法改进后的定子齿示意图；

图3为N等于2时直角肩结构的定子齿示意图；

图4为N等于2时过渡肩结构的定子齿示意图；

图5为N等于3时直角肩结构的定子齿示意图；