阅读说明：本技术 一种低转矩波动直驱永磁同步电机 (Low-torque fluctuation direct-drive permanent magnet synchronous motor ) 是由 穆润兴 赵灿灿 李新 过志强 于 2019-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开的一种低转矩波动直驱永磁同步电机，涉及电机设备技术领域，包括相互匹配的定子和转子，所述定子，包括定子铁芯组件和线轴组件；所述定子铁芯组件包括带有中空内腔的定子铁芯本体，和沿所述中空内腔圆周排列的齿部，每相邻所述齿部之间形成直口槽；所述线轴组件包括可与所述齿部套设的骨架，所述骨架上缠绕有绕线；所述转子，包括带有圆柱形中空腔体的圆柱形转子铁芯，沿所述转子铁芯的外壁按圆周方向设置有若干与所述转子铁芯等长度的燕尾槽，沿所述燕尾槽的轴心位置开设有半圆孔槽；每相邻所述燕尾槽之间设置带有偏辐的磁瓦。本发明强度高，安装方便，尺寸的优化设计使得转矩脉动和齿槽转矩均低于额定转矩的1%。(The invention discloses a low-torque-fluctuation direct-drive permanent magnet synchronous motor, which relates to the technical field of motor equipment and comprises a stator and a rotor which are matched with each other, wherein the stator comprises a stator iron core component and a bobbin component; the stator core assembly comprises a stator core body with a hollow inner cavity and tooth parts arranged along the circumference of the hollow inner cavity, and a straight slot is formed between every two adjacent tooth parts; the bobbin assembly comprises a framework which can be sleeved with the tooth part, and a winding is wound on the framework; the rotor comprises a cylindrical rotor core with a cylindrical hollow cavity, a plurality of dovetail grooves with the same length as the rotor core are arranged along the outer wall of the rotor core in the circumferential direction, and a semicircular hole groove is formed in the axis position of each dovetail groove; and a magnetic shoe with offset is arranged between every two adjacent dovetail grooves. The invention has high strength, convenient installation and optimized size design, so that the torque ripple and the cogging torque are both lower than 1 percent of the rated torque.)

一种低转矩波动直驱永磁同步电机

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，尤其涉及一种低转矩波动直驱永磁同步电机。

背景技术

普通电机的传动机构是电机动子通过电机轴再通过一系列的机械传动机构如联轴器、丝杆、同步带、齿条、减速机等等连接负载，在这个过程中，从机械角度上就已经增加了存在间隙、弹性变形、摩擦阻尼等等因素的可能性，从而造成设备刚性、响应特性的降低与损失。

直驱电机不需要其他的传动装置，直接连接设备，比如洗衣机的滚筒直接和电机相连，减少了机械传动部分的连接部件，可以避免和减少这些损失。

在传统的间接驱动中，中间环节具有缓冲、减振和增大转矩作用,而直驱电机系统由于缺失这一部分，就会导致系统易受负载转矩波动,参数变化,非线性及扰动等因素的影响，所以，直驱电机转矩大小和转矩波动是直驱系统稳定运行的重要因素。

直驱电机应用场合要求高转矩密度和功率密度，可以采用钕铁硼永磁同步电机，降低永磁同步电机转矩脉动一直是重要研究课题，如采用定子斜槽方案，可以有效降低转矩脉动，但对会削弱转矩大小和提高工艺难度。因此，急需一种新的定子改进方案来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种低转矩波动直驱永磁同步电机,通过单独骨架绕组后安装到整体电机定子齿上的方法，既保持了定子的整体性，同时也提高了电机的槽满率，可有效保证转矩工作情况下电机的强度和降低振动。而且在安装与维护方面都很方便。

上述目的是通过以下技术方案来实现：

一种低转矩波动直驱永磁同步电机，包括相互匹配的定子和转子，所述定子，包括定子铁芯组件和线轴组件；所述定子铁芯组件包括带有中空内腔的定子铁芯本体，和沿所述中空内腔圆周排列的齿部，每相邻所述齿部之间形成直口槽；所述线轴组件包括可与所述齿部套设的骨架，所述骨架上缠绕有绕线；所述转子，包括带有圆柱形中空腔体的圆柱形转子铁芯，沿所述转子铁芯的外壁按圆周方向设置有若干与所述转子铁芯等长度的燕尾槽，沿所述燕尾槽的轴心位置开设有半圆孔槽；每相邻所述燕尾槽之间设置带有偏辐的磁瓦。

优选的，所述直口槽的底边成V字形包括相互连接的第一底边和第二底边，所述第一底边与所述第二底边分别与其相邻的所述齿部垂直。

优选的，所述齿部为长方体或立方体，所述齿部有24个，与所述定子铁芯本体一体浇铸成型。

优选的，所述骨架包括骨架本体，和位于骨架本体两端相互平行的第一挡板和第二挡板，沿所述第一挡板的两端分别开设有一组方孔，所述绕线位于所述第一挡板与所述第二挡板之间，所述绕线的线端与线尾通过所述方孔引出，通过三相星型连接方式，对出线端进行连接；所述第一挡板与所述定子铁芯本体接触。

优选的，所述骨架的厚度为0.7mm；所述绕线的线径为0.95mm，绕组匝数为60匝

优选的，所述定子铁芯本体为圆柱形，外径为210mm，内径为158mm；所述齿部高度为19mm，宽度为12mm。

优选的，所述定子铁芯组件和所述线轴组件采用塑料封装。

优选的，所述磁瓦长80mm、厚5mm，包括一个外弧面和一个底弧面，所述底弧面的圆心为（0，0）、弧度为15.2°、半径为73mm； 所述外弧面的半径为27mm、圆心偏辐为50mm。

优选的，所述磁瓦有20片，材料为钕铁硼N42SH。

优选的，所述转子铁芯的外径为156mm，所述转子铁芯的内径为110mm；对应的，所述燕尾槽的弧度为2.8°，所述半圆孔槽的半径为0.92mm。

有益效果

本方案提供的一种低转矩波动直驱永磁同步电机，具备如下优点：

定子相邻齿部之间形成直口槽形，且底部垂直齿部，齿部上下等宽，方便骨架安装和绕线；组装简单高效，定子绕线工艺过程，先是单独骨架绕线，绕制完成，带绕组的骨架安装到定子齿部；齿部与定子本体采用一体设计，保证了定子的强度，采用独立骨架，骨架单独绕线，相比整体定子直接绕线提高了槽满率15%。

转子采用磁瓦偏辐，降低齿槽转矩和转矩脉动，转子表面采用燕尾槽形式，限制磁瓦圆周方向窜动，保证了转矩工作情况下电机的稳定和降低振动，同时燕尾部分采用了中间开孔方式，减少转子磁瓦之间的漏磁，有效提高了转矩密度。

整体采用了整体定子24个直口槽，既保证了强度，同时采用24个独立骨架，每个骨架单独绕线，相比整体定子直接绕线提高了槽满率15%，绕线后的骨架安装到定子齿上；采用了20个偏辐的磁瓦，优化定子齿部和转子磁瓦尺寸配合后，转矩脉动和齿槽转矩均低于额定转矩的1% 。

附图说明

图1为本发明所述一种低转矩波动直驱永磁同步电机的结构示意图；

图2为本发明所述一种低转矩波动直驱永磁同步电机的定子铁芯组件与线轴组件安装示意图；

图3为本发明所述一种低转矩波动直驱永磁同步电机的线轴组件结构示意图；

图4为本发明所述一种低转矩波动直驱永磁同步电机的转子结构示意图；

图5为本发明所述一种低转矩波动直驱永磁同步电机的磁瓦结构示意图。

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图对本发明实施例作详细说明。

如图1、2和4所示，一种低转矩波动直驱永磁同步电机，包括相互匹配的定子1和转子2，所述定子1，包括定子铁芯组件1-1和线轴组件1-2；所述定子铁芯组件1-1包括带有中空内腔的定子铁芯本体1-111，和沿所述中空内腔圆周排列的齿部1-12，每相邻所述齿部1-12之间形成直口槽1-13；所述线轴组件1-2包括可与所述齿部1-12套设的骨架1-21，所述骨架1-21上缠绕有绕线1-22；所述转子2，包括带有圆柱形中空腔体的圆柱形转子铁芯2-1，沿所述转子铁芯2-1的外壁按圆周方向设置有若干与所述转子铁芯2-1等长度的燕尾槽2-2，沿所述燕尾槽2-2的轴心位置开设有半圆孔槽2-3；每相邻所述燕尾槽2-2之间设置带有偏辐的磁瓦2-4。

具体的，本实施例中，如图2所示，所述直口槽1-13的底边成V字形，包括相互连接的第一底边1-131和第二底边1-132，所述第一底边1-131与所述第二底边1-132分别与其相邻的所述齿部1-12垂直；所述齿部1-12为长方体或立方体，有24个且相互之间的距离相同，对应的，所述直口槽1-13也有24个，采用了整体定子24个直口槽，既保证了强度，同时采用24个独立骨架1-21，每个骨架1-21单独绕线，相比整体定子直接绕线提高了槽满率15%。，所述直口槽1-13与所述定子铁芯本体1-1一体浇铸成型。齿部1-12的与底部相邻的两个底边(即第一底边1-131与第二底边1-132)垂直设置，是为了更好的使线轴组件1-2能更好的与齿部1-12和定子铁芯本体1-1贴合固定，能大大提高槽满率。

如图3所示，所述骨架1-21包括骨架本体1-211，和位于骨架本体1-211两端相互平行的第一挡板1-212和第二挡板1-213，沿所述第一挡板1-212的两端分别开设有一组方孔1-214，所述绕线1-22位于所述第一挡板1-212与所述第二挡板1-213之间，所述绕线1-22的线端与线尾通过所述方孔1-214引出，通过三相星型连接方式，对出线端进行连接，连接处采用焊接方式；所述第一挡板1-212与所述定子铁芯本体1-11接触（即每相邻直口槽1-13的底部的两个位于同一水平面的底边，该底边与所述齿部1-12垂直）。

所述骨架1-21的厚度为0.7mm；

所述绕线1-22的线径为0.95mm，绕组匝数为60匝。

所述定子铁芯本体1-11为圆柱形，外径为210mm，内径为158mm；

所述齿部高度为19mm，宽度为12mm。

安装时，所述定子铁芯组件和所述线轴组件采用塑料封装，不仅可以提高定子的防护等级，而且可以提高过载运行能力。

本实施例中，如图4和5所示，所述磁瓦2-4长80mm、厚5mm，包括一个外弧面2-41和一个底弧面2-42，所述底弧面2-42的圆心为（0，0）、弧度为15.2°、半径为73mm； 所述外弧面2-41的半径为27mm、圆心偏辐为50mm。

所述磁瓦2-4有20片，材料为钕铁硼N42SH。

所述转子铁芯2-1的外径为156mm，所述转子铁芯2-1的内径为110mm；对应的，所述燕尾槽2-2的弧度为2.8°，所述半圆孔槽2-3的半径为0.92mm。

本实施例采用了整体定子24个直口槽，既保证了强度，同时采用24个独立骨架，每个骨架单独绕线，相比整体定子直接绕线提高了槽满率15%，绕线后的骨架安装到齿部上，使得安装更便捷。还采用了20个偏辐的磁瓦，优化定子的齿部和转子磁瓦尺寸配合后，转矩脉动和齿槽转矩均低于额定转矩的1% 。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，均可想到的变化或替换都涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求保护的范围为准。