一种双余弦气隙定子电励磁伺服电机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112865356A(43)申请公布日2021.05.28(21)申请号202110127982.0(22)申请日2021.01.29(71)申请人东南大学盐城新能源汽车研究院地址224000江苏省盐城市经济技术开发区东环路69号新能源汽车产业园(72)发明人花为王培欣章恒亮程明丁石川(74)专利代理机构合肥市长远专利代理事务所(普通合伙)34119代理人刘勇(51)Int.Cl.H02K1/24(2006.01)H02K1/16(2006.01)H02K3/28(2006.01)H02K29/03(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图5页(54)发明名称一种双余弦气隙定子电励磁伺服电机(57)摘要本发明提出了一种双余弦气隙定子电励磁伺服电机，包括转子以及设置在转子外侧的电励磁定子，转子与电励磁定子之间留有气隙，气隙的转子侧边界、定子侧边界均呈余弦曲线形状。本发明气隙的转子侧边界、定子侧边界均呈余弦曲线形状，相比传统的光滑圆柱形气隙电机，能够有效的削弱产生转矩脉动的气隙磁场谐波分量，进而降低转矩波动，同时保证了足够的输出转矩。CN112865356ACN112865356A权利要求书1/1页1.一种双余弦气隙定子电励磁伺服电机，其特征在于，包括转子(1)以及设置在转子(1)外侧的电励磁定子，转子(1)与电励磁定子之间留有气隙(3)，气隙(3)的转子(1)侧边界、定子侧边界均呈余弦曲线形状。2.根据权利要求1所述的双余弦气隙定子电励磁伺服电机，其特征在于，转子(1)沿断面圆周均匀设置多个凸极齿(101)，凸极齿(101)远离转子(1)一端呈弧形结构。3.根据权利要求2所述的双余弦气隙定子电励磁伺服电机，其特征在于，气隙(3)的转子(1)侧边界的余弦曲线函数为Rr(θ)＝Ra1+Ar*cos(Pr*θ)，其中：Ra1表示气隙(3)转子(1)侧边界的余弦曲线的起始半径，Ar表示气隙(3)转子(1)侧边界的余弦曲线的振幅，Pr表示凸极齿(101)的数量。4.根据权利要求2或3所述的双余弦气隙定子电励磁伺服电机，其特征在于，定子包括定子铁芯(201)、交流绕组(202)和直流励磁绕组(203)，定子铁芯(201)内圆周设置有多个定子齿(204)，定子齿(204)靠近转子(1)一端呈弧形结构，相邻两个定子齿(204)之间形成一个定子槽，交流绕组(202)嵌装在定子槽内并横跨其邻近的定子槽后绕制在定子齿(204)上，相邻两个定子槽内不同时嵌装交流绕组(202)且任意相邻两个交流绕组(202)之间的定子槽内嵌装直流励磁绕组(203)，直流励磁绕组(203)横跨其邻近的定子槽后绕制在定子齿(204)上。5.根据权利要求4所述的双余弦气隙定子电励磁伺服电机，其特征在于，气隙(3)的定子侧边界的余弦曲线函数为Rs(θ)＝Ra2+As*cos(Ps*θ)，其中：Ra2表示气隙(3)定子侧边界的余弦曲线的起始半径，As表示气隙(3)定子侧边界的余弦曲线的振幅，Ps表示定子齿(204)的数量。6.根据权利要求4所述的双余弦气隙定子电励磁伺服电机，其特征在于，气隙(3)的转子(1)侧边界的余弦曲线振幅Ar是气隙(3)转子(1)侧边界的余弦曲线的起始半径Ra1的2.5％‑3.5％。7.根据权利要求6所述的双余弦气隙定子电励磁伺服电机，其特征在于，气隙(3)的定子侧边界的余弦曲线振幅As是气隙(3)的转子(1)侧边界的余弦曲线振幅Ar的13％‑17％。8.根据权利要求4‑7中任一项所述的双余弦气隙定子电励磁伺服电机，其特征在于，交流绕组(202)、直流励磁绕组(203)采用集中式绕组或分布式绕组。2CN112865356A说明书1/3页一种双余弦气隙定子电励磁伺服电机技术领域[0001]本发明涉及伺服电机技术领域，尤其涉及一种双余弦气隙定子电励磁伺服电机。背景技术[0002]随着稀土永磁材料的发展，具有高转矩密度、高效率的永磁同步电机在工业领域得到了广泛的应用。然而，永磁材料成本高，高速运行下散热困难造成不可逆退磁等缺点也限制了永磁电机的应用，尤其是高速驱动伺服电机领域。其次，转子电励磁电机和永磁电机相似，具有较高的转矩密度和效率，但是转子励磁绕组需要与滑环连接，维护成本高且容易损坏，同样不适用于高速驱动伺服电机领域。[0003]因此，研究学者将转子侧的励磁绕组放置在定子侧，即定子电励磁电机，实现了交流无刷运行。定子电励磁电机方案没有永磁材料和励磁绕组滑环，降低了电机成本和维护成本，不易损坏；其次，定子电励磁电机转子为实心凸极转子，对散热要求较低，可适用于环境条件更恶劣的场合。虽然定子电励磁电机解决了永磁电机和转子励磁电机的缺点，但是定子电励磁电机为双凸极结构，存在转矩脉动大