一种双余弦气隙磁通切换伺服电机.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CN112821700A(43)申请公布日2021.05.18(21)申请号202110127989.2(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.H02K21/02(2006.01)H02K1/17(2006.01)H02K21/28(2006.01)H02K1/14(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磁通切换伺服电机(57)摘要本发明提出了一种双余弦气隙磁通切换伺服电机，包括转子以及设置在转子外部的定子，定子与转子之间留有气隙，气隙的转子侧边界、定子侧边界均呈余弦曲线状。本发明气隙的转子侧边界、定子侧边界均呈余弦曲线状，能够有效的削弱产生齿槽转矩的气隙磁场谐波，进而降低齿槽转矩，减小转矩波动，同时保证了足够的输出转矩。CN112821700ACN112821700A权利要求书1/1页1.一种双余弦气隙磁通切换伺服电机，其特征在于，包括转子(1)以及设置在转子(1)外部的定子，定子与转子(1)之间留有气隙(2)，气隙的转子侧边界、定子侧边界均呈余弦曲线状。2.根据权利要求1所述的双余弦气隙磁通切换伺服电机，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所述的双余弦气隙磁通切换伺服电机，其特征在于，气隙的转子侧边界的余弦曲线函数为Rr(θ)＝Ra1+Ar*cos(Pr*θ)，其中：Ra1表示气隙转子侧边界的余弦曲线的起始半径，Ar表示气隙转子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所述的双余弦气隙磁通切换伺服电机，其特征在于，定子包括永磁体(301)、定子铁芯(302)和定子绕组(303)，永磁体(301)、定子铁芯(302)在圆周方向交替排列安装，定子铁芯(302)朝向转子(1)一侧设有两个定子齿，两个定子齿端部均呈弧形结构，定子绕组(303)的线圈嵌装在两个定子齿内并缠绕在永磁体(301)、定子齿上。5.根据权利要求4所述的双余弦气隙磁通切换伺服电机，其特征在于，气隙的定子侧边界的余弦曲线函数为Rs(θ)＝Ra2+As*cos(2*Ps*θ)，其中：Ra2表示气隙定子侧边界的余弦曲线的起始半径，As表示气隙定子侧边界的余弦曲线的振幅；Ps表示定子的定子极数。6.根据权利要求4所述的双余弦气隙磁通切换伺服电机，其特征在于，相邻的两块永磁体(301)极性相反。7.根据权利要求4所述的双余弦气隙磁通切换伺服电机，其特征在于，气隙转子侧边界的余弦曲线的振幅Ar为气隙转子侧边界的余弦曲线的起始半径Ra1的4.5％‑5.5％。8.根据权利要求7所述的双余弦气隙磁通切换伺服电机，其特征在于，气隙定子侧边界的余弦曲线的振幅As为气隙转子侧边界的余弦曲线幅值Ar的9％‑11％。2CN112821700A说明书1/3页一种双余弦气隙磁通切换伺服电机技术领域[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磁通切换伺服电机。背景技术[0002]随着电力电子学、微电子学、传感技术、永磁技术和控制理论的快速发展，尤其是先进控制策略的成功应用，交流伺服系统的研究和应用取得了举世瞩目的发展，其动态与静态特性已完全可与直流伺服系统相媲美，交流伺服系统取代直流伺服系统己成重要的发展趋势。其中，交流永磁同步电机又以其结构简单、气隙磁密高、功率密度大、转动惯量小的优点，成为当今伺服驱动系统热点。[0003]然而，传统的伺服电机存在以下问题：1)永磁体置于转子表面的结构加大了气隙长度，增加电机体积，减弱气隙磁密，影响出力；2)永磁体置于转子铁心内部影响转子的机械强度，不利于高速运行，增加了制作工艺难度；3)转子永磁型结构不利于永磁体散热；4)绕组产生的电枢反应磁通进入转子，与永磁体相互耦合，转子永磁体存在一定的去磁危险。因此，开发能够克服上述缺点的新型永磁电机成为伺服系统的关键。[0004]专利号为ZL200710022804.1公开的绕组互补型磁通切换双凸极永磁电机，其结构特点是永磁体设置在定子侧，气隙为光滑圆柱形，能够克服上述转子永磁型电机的缺点。但是，由于该电机采用双凸极结构，导致电机齿槽转矩大、输出转矩波动大，不满足伺服系统对转速、位置的控制精度要求。发明内容[0005]基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种双余弦气隙磁通切换伺服电机。[0006]本发明提出的一种双余