阅读说明：本技术 一种低惯量高过载永磁电机 (Low-inertia high-overload permanent magnet motor ) 是由 季汉川 韩光鲜 于 2018-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种低惯量高过载永磁电机,包括定子、转子和绕组,所述的转子是外径按照电机自身惯量与负载惯量比值为0.8～2来设计的转子,所述的定子还包括极柱,所述极柱的斜边与中心线形成一角度为θ,且θ＞0°。与现有技术相比,本发明通过惯量匹配的原则设计,可以使电机在所在惯量负载系统中能够输出效率最大化,定子极柱采用梯形或者其他变种方法,3倍过载时至少能够提高过载转矩5％以上,且过载倍数越高,提升越明显等优点。(The invention relates to a low-inertia high-overload permanent magnet motor which comprises a stator, a rotor and a winding, wherein the rotor is designed according to the condition that the ratio of the inertia of the motor to the load inertia is 0.8-2, the stator further comprises a pole, an angle formed by the inclined edge of the pole and the central line is theta, and the theta is larger than 0 degree. Compared with the prior art, the motor has the advantages that the output efficiency of the motor in an inertia load system can be maximized through the principle design of inertia matching, the stator pole posts adopt a trapezoidal or other variant method, the overload torque can be at least improved by more than 5% when the overload is carried out by 3 times, the higher the overload multiple is, the more obvious the improvement is, and the like.)

一种低惯量高过载永磁电机

技术领域

本发明涉及一种永磁电机领域，尤其是涉及一种低惯量高过载永磁电机。

背景技术

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。永磁同步类电机，目前随着其应用领域的不断延伸，对其与系统的适配性要求也越来越多样。本发明一种低惯量高过载永磁电机能够较一般永磁电机更适于如下一类工况：电机带动轻惯量负载，高频正反转和加减速，要求系统响应快，要求高过载性能，如纺织行业自动络筒机用的往复拨纱机构。

这样对电机性能的要求与普通工况完全有很大不一样。

现有的永磁电机(包括无刷和永磁同步)，结构剖面参见说明书附图1，其包括：定子20，转轴22，磁钢23，绕组24。当处于高加减速时，此结构剖面的永磁电机在给定同样的电流情况下，输入的转矩不足，且不能承受很高的过载。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低惯量高过载永磁电机。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低惯量高过载永磁电机，包括定子、转子和绕组，所述的转子是外径按照电机自身惯量与负载惯量比值为0.8～2来设计的转子，所述的定子还包括极柱，所述极柱的斜边与中心线形成一角度为θ，且θ＞0°。

优选地，所述的极柱形状为梯形结构。

优选地，所述的极柱为上宽下窄的梯形结构。

优选地，所述的极柱形状为阶梯形结构。

优选地，所述的极柱形状为上宽下窄的阶梯形结构。

优选地，所述的转子包括转轴和磁钢。

优选地，所述的θ角度范围：0°＜θ＜10°。

优选地，所述的θ通过使N倍额定电流时电机输出转矩最大化的计算原则得到。

优选地，由于所述的转子外径减小，所述的定子内径也相应减小，所述的极柱加长，且所述的极柱之间的定子槽面积增大。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)通过惯量匹配的原则设计，可以使电机在所在惯量负载系统中能够输出效率最大化。

(2)定子极柱采用梯形或者其他变种方法，3倍过载时至少能够提高过载转矩5％以上，且过载倍数越高，提升越明显。

附图说明

为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。并且，附图中示出的各个部分的相对位置和大小是示例性的，而不应当被理解成各个部分之间唯一确定的位置或尺寸关系。

图1为现有技术的永磁电机的结构剖面图。

图2为本发明一种低惯量高过载永磁电机实施例1的机构剖面图。

图3(a)为本发明一种低惯量高过载永磁电机实施例1的极柱结构示意图。

图3(b)为现有技术极柱的结构示意图。

图4为本发明一种低惯量高过载永磁电机与普通永磁电机的性能对比曲线图。

图5(a)为本发明一种低惯量高过载永磁电机实施例2的整体机构结构示意图。

图5(b)为本发明一种低惯量高过载永磁电机实施例2的极柱结构示意图。

附图标号说明：

20为定子，21为极柱，22为转轴，23为磁钢，24为绕组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图2所示为本发明实施例1，本发明一种低惯量高过载永磁电机，包括转子 22，定子20，磁钢23，绕组24，所述的转子22的外径是按照电机自身惯量与负载惯量比值为0.8～2的原则来设计，所述的定子20还包括极柱21，所述极柱21 的斜边与中心线形成一角度为θ，且0°＜θ＜10°。转子22外径设计依据负载惯量I_load，保证转子22总惯量I_rotor＝0.8I_load～2I_load,这样可以保证电机在运行时输出给负载系统的效率最大化，由于转子22的外径减小，定子20铁芯内径也相应减小，极柱21在普通永磁电机的基础上变长，极柱之间的定子槽面积增大。定子槽面积可以比同样定子内径的永磁电机容纳更多的绕组，降低电机运行时的铜损。

如图3(a)、图3(b)和图4所示，将极柱21变为上宽下窄的梯形结构。在电机槽面积(或定子截面积或材料面积)不发生改变的条件下，减小近电机气隙段 (或转子端)的极宽，增加远气隙段的极宽，即要求定子梯形极柱斜边角度θ(θ＞0°，一般永磁电机θ＝0°)。这样的设计可以降低极柱中易磁饱和的远气隙段饱和程度，这样达到提高在大电流高过载时电机的转矩的目的，上述斜边角度θ通过使N倍额定电流时电机输出转矩最大化的计算原则得到。

如图5(a)和5(b)所示为本发明实施例2，将极柱形状变为阶梯状结构，可作为本专利的变种方案，也能达到上述效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。