專利名稱：Halbach永磁同步伺服電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁同步電機，特別是一種非對稱定子槽結(jié)構(gòu)的Halbach永磁同步伺服電機。
背景技術(shù)：
隨著永磁電機向著高效、高速、高功率密度、微型化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的永磁電機表現(xiàn)出一定的局限性，如高速運行時，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。而伺服電機要求具有低定位轉(zhuǎn)矩，低轉(zhuǎn)矩紋波和低轉(zhuǎn)動慣量的特性，Halbach磁路結(jié)構(gòu)能有效地降低速度波動頻率，提高了位置的精準(zhǔn)度。本發(fā)明無需像傳統(tǒng)電機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，因為這樣往往是以降低效率和增加成本為代價的。隨著永磁性能的發(fā)展，永磁電機得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是在永磁電機中,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。永磁同步伺服電機的理想運行是正弦分布的電流與正弦分布的氣隙磁場相互作用。雖然通過改變永磁體磁路也可以得到正弦波，但是存在對電機參數(shù)的限制較多、增加工藝的制造難度、減小電機的效率等一系列的問題。相對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)，提高了電機的功率密度。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氣隙磁場是正弦波分布、齒槽轉(zhuǎn)矩很小的永磁同步伺服電機，它不同于一般的永磁同步伺服電機的結(jié)構(gòu)。技術(shù)方案:一種Halbach永磁同步伺服電機，它主要包括定子與轉(zhuǎn)子。定子的非對稱槽型結(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，通過控制測量漏磁磁路與主磁路的形狀和尺寸，使得電動機的氣隙磁場越來越接近正弦分布。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)揮交流伺服電動機的高效節(jié)能作用，還減少了功率損耗，大大降低了振動和噪聲，同時提高了伺服電機的位置控制精度和效率。因此，本發(fā)明在機器人、醫(yī)學(xué)儀器、航天、電梯等要求高精度的傳動系統(tǒng)中，得到越來越廣泛的應(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，使電機的性能能得到很大的改善；同時，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，減小了電機齒槽轉(zhuǎn)矩，從而有效地控制了由齒槽轉(zhuǎn)矩引起的振動和噪聲，提高了電機的控制精度。


:圖1是Halbach永磁同步伺服電機的結(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)實際情況來確定，這種磁路的設(shè)計要優(yōu)于傳統(tǒng)的磁路設(shè)計。為保證電機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，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；定子槽的非對稱結(jié)構(gòu)可以減小齒槽轉(zhuǎn)矩，提高電機的控制精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于定子槽4為非對稱結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，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，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，無需采取定子斜槽、轉(zhuǎn)子斜極和定子重疊繞組分布；而定子槽的非對稱結(jié)構(gòu)有效地降低了電機的齒槽轉(zhuǎn)矩。另外，這種結(jié)構(gòu)的電機功率密度大，使電機的體積減小，降低了電機的制造成本。
文檔編號H02K21/14GK103187843SQ201210004968
公開日2013年7月3日 申請日期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 申請人:東菱技術(shù)股份有限公司