專利名稱：Halbach永磁同步伺服電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)，特別是一種非對(duì)稱定子槽結(jié)構(gòu)的Halbach永磁同步伺服電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著永磁電機(jī)向著高效、高速、高功率密度、微型化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的永磁電機(jī)表現(xiàn)出一定的局限性，如高速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的渦流損耗大，氣隙磁密難以滿足正弦分布，效率不能保持較高的水平等。而伺服電機(jī)要求具有低定位轉(zhuǎn)矩，低轉(zhuǎn)矩紋波和低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的特性，Halbach磁路結(jié)構(gòu)能有效地降低速度波動(dòng)頻率，提高了位置的精準(zhǔn)度。本發(fā)明無(wú)需像傳統(tǒng)電機(jī)那樣采用分布式定子繞組、定子斜槽或轉(zhuǎn)子永磁體斜極的辦法，因?yàn)檫@樣往往是以降低效率和增加成本為代價(jià)的。隨著永磁性能的發(fā)展，永磁電機(jī)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是在永磁電機(jī)中,永磁體和有槽鐵心相互作用，產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。定子槽口是產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩的根源，而定子槽采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu)可以有效的降低齒槽轉(zhuǎn)矩。永磁同步伺服電機(jī)的理想運(yùn)行是正弦分布的電流與正弦分布的氣隙磁場(chǎng)相互作用。雖然通過(guò)改變永磁體磁路也可以得到正弦波，但是存在對(duì)電機(jī)參數(shù)的限制較多、增加工藝的制造難度、減小電機(jī)的效率等一系列的問(wèn)題。相對(duì)于普通的永磁體的結(jié)構(gòu)，Halbach磁路結(jié)構(gòu)的諧波含量少，氣隙磁場(chǎng)正弦分布程度高，使得定轉(zhuǎn)子不需要采用斜槽或斜極的結(jié)構(gòu)，提高了電機(jī)的功率密度。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氣隙磁場(chǎng)是正弦波分布、齒槽轉(zhuǎn)矩很小的永磁同步伺服電機(jī)，它不同于一般的永磁同步伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)。技術(shù)方案:一種Halbach永磁同步伺服電機(jī)，它主要包括定子與轉(zhuǎn)子。定子的非對(duì)稱槽型結(jié)構(gòu)有效地降低了齒槽轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子是由Halbach陣列的永磁體和轉(zhuǎn)軸等部件構(gòu)成。轉(zhuǎn)子的永磁體可制成環(huán)狀，通過(guò)控制測(cè)量漏磁磁路與主磁路的形狀和尺寸，使得電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)越來(lái)越接近正弦分布。本發(fā)明采用Halbach陣列的磁路分布能夠提供正弦分布永磁磁密波形，使電機(jī)的性能得到很大的改善；與普通的永磁體結(jié)構(gòu)的磁路設(shè)計(jì)相比，它有著顯著的進(jìn)步，不僅可以充分發(fā)揮交流伺服電動(dòng)機(jī)的高效節(jié)能作用，還減少了功率損耗，大大降低了振動(dòng)和噪聲，同時(shí)提高了伺服電機(jī)的位置控制精度和效率。因此，本發(fā)明在機(jī)器人、醫(yī)學(xué)儀器、航天、電梯等要求高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)中，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。有益效果:由于本發(fā)明采用halbach結(jié)構(gòu)的永磁體可提供正弦規(guī)律分布的永磁磁密波形，使電機(jī)的性能能得到很大的改善；同時(shí)，它免去了工藝上難以做到的斜槽結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子永磁體斜極的辦法，不僅可以充分發(fā)揮交流伺服電機(jī)的高效節(jié)能作用，而且降低了制造的成本；特殊的定子槽型結(jié)構(gòu)和定子集中繞組的分布，減小了電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩，從而有效地控制了由齒槽轉(zhuǎn)矩引起的振動(dòng)和噪聲，提高了電機(jī)的控制精度。


:圖1是Halbach永磁同步伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是halbach結(jié)構(gòu)的永磁體分布圖。以上圖中有:定子1、轉(zhuǎn)子2、定子鐵心3、定子槽4、轉(zhuǎn)軸5、轉(zhuǎn)子鐵心6、Halbach結(jié)構(gòu)的永磁體7。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括定子1、轉(zhuǎn)子2、定子鐵心3、定子槽4、轉(zhuǎn)軸5、轉(zhuǎn)子鐵心6和Halbach結(jié)構(gòu)的永磁體7。所述的定子鐵心由定子沖片疊壓而成，定子沖片采用非對(duì)稱的槽型結(jié)構(gòu)，定子上設(shè)有集中繞組。所述的轉(zhuǎn)子鐵心采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，其中組成轉(zhuǎn)子的永磁體采用特殊的磁路結(jié)構(gòu)，即Halbach陣列結(jié)構(gòu)。本例中每極下有4塊各向異性永磁體，永磁體的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，這種磁路的設(shè)計(jì)要優(yōu)于傳統(tǒng)的磁路設(shè)計(jì)。為保證電機(jī)具有良好的永磁磁密波形，各向異性永磁構(gòu)件中，應(yīng)使每極下的各向異性永磁體的數(shù)量保持在一定的范圍內(nèi)，一般情況下選每極3到5塊最合適，這既可以保證其性能又可以使其成本最小，為了得到更好的永磁磁密波形，可以合理增加每極下各向異性永磁體的數(shù)量，使得磁密波形成為最理想的正弦波。
權(quán)利要求
1.一種Halbach永磁同步伺服電機(jī)，它包括定子I和轉(zhuǎn)子2。其特征在于:定子鐵心3由定子鐵心沖片疊壓而成，定子槽4是關(guān)于定子槽中心線的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，定子繞組采用集中繞組；轉(zhuǎn)子2由轉(zhuǎn)軸5、轉(zhuǎn)子鐵心6和Halbach結(jié)構(gòu)的永磁體7組成,halbach結(jié)構(gòu)的永磁體可提供正弦分布的永磁磁密波形；定子槽的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)可以減小齒槽轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)的控制精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于定子槽4為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子采用halbach結(jié)構(gòu)的永磁體7，它可提供按正弦分布的永磁磁密波形；每極下永磁體數(shù)量為3到5塊。
全文摘要
一種Halbach永磁同步伺服電機(jī)，它包括定子1和轉(zhuǎn)子2。定子鐵心3由定子鐵心沖片疊壓而成，定子槽4是關(guān)于定子槽中心線的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，定子繞組采用集中繞組；轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)軸5、轉(zhuǎn)子鐵心6和halbach結(jié)構(gòu)的永磁體7，它可以提供正弦規(guī)律分布的永磁磁密波形。本發(fā)明采用halbach結(jié)構(gòu)的永磁體7，可提供正弦規(guī)律分布的永磁氣隙磁場(chǎng)，無(wú)需采取定子斜槽、轉(zhuǎn)子斜極和定子重疊繞組分布；而定子槽的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)有效地降低了電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。另外，這種結(jié)構(gòu)的電機(jī)功率密度大，使電機(jī)的體積減小，降低了電機(jī)的制造成本。
文檔編號(hào)H02K21/14GK103187843SQ201210004968
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月1日
發(fā)明者呂春松, 雷勤, 李社偉, 段偉, 劉細(xì)平 申請(qǐng)人:東菱技術(shù)股份有限公司