一种永磁同步直驱电机的磁极结构及其设计方法
专利汇可以提供一种永磁同步直驱电机的磁极结构及其设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种永磁同步直驱 电机 的磁极结构，所述的磁极以N极和S极交替的形式嵌在 转子 表面一周，并与 定子 相对应，定子和转子之间有一层气隙。所述定子包括 铁 心和绕组，所述转子是空 心轴 结构或实心轴结构。所述的转子磁极采用不等厚磁极，磁极环绕电机转子表面均匀布置，使得气隙空载磁密 波形 接近 正弦波 。本 发明 磁极采用了电 磁场 反问题的设计思想，首先以等厚磁极中心为对称轴线，逐渐将磁极两端的厚度减小，得到不等厚磁极的初始方案。利用 电磁场 软件 仿真得到气隙磁密波形，分析其基波和谐波成分，再根据设计要求，调整磁极的局部尺寸，经多次反复 迭代 ，直到优化设计目标为止。采用本发明的磁极结构可使永磁同步直驱电机震动和噪音降低。，下面是一种永磁同步直驱电机的磁极结构及其设计方法专利的具体信息内容。
1.一种永磁同步直驱电机的磁极结构，所述的永磁同步直驱电机采用内转子、外定子结构；转子磁极以N极和S极交替的形式嵌在转子表面一周，并与定子相对应；定子和转子之间具有一层气隙，其特征在于：所述的转子磁极采用不等厚磁极，磁极的外表面由斜率不同的多个斜面构成，磁极的内表面半径和转子磁轭的半径相同，磁极的两个侧面相平行，并且采用平行充磁方式；转子磁极环绕所述的转子表面均匀布置，使得气隙空载磁密波形接近正弦波；所述磁极结构在设计过程中，首先以等厚磁极中心为对称轴线，逐渐将等厚磁极两端的厚度减小，得到初始的不等厚磁极，然后利用电磁场软件仿真得到不等厚磁极的气隙磁密波形；分析所述不等厚磁极的气隙磁场波形的基波和谐波成分，再根据气隙磁场谐波含量的大小，调整磁极的局部尺寸；经多次反复迭代，直到气隙磁密波形为近似正弦波形为止。
2.根据权利要求1所述的永磁同步直驱电机的磁极结构，其特征在于：所述的转子磁极采用钕铁硼材料制作。
3.根据权利要求1所述的永磁同步直驱电机的磁极结构，其特征在于：所述的转子采用一体式的空心轴结构或实心轴结构，转子的制作材料为45号碳素钢。
4.根据权利要求1所述的永磁同步直驱电机的磁极结构，其特征在于：所述的定子包括铁心和绕组，定子为无取向硅钢片材料。
5.一种如权利要求1所述的永磁同步直驱电机的磁极结构的设计方法，其特征在于：
首先以等厚磁极中心为对称轴线，逐渐将等厚磁极两端的厚度减小，以得到初始的不等厚磁极，然后利用电磁场软件仿真得到不等厚磁极的气隙磁密波形；分析所述不等厚磁极的气隙磁密波形的基波和谐波成分，再根据气隙磁场谐波含量的大小，调整磁极的局部尺寸；
经多次反复迭代，直到气隙磁密波形为近似正弦波形为止。
6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于：所述的转子磁极的设计步骤如下：
1）在等厚磁极两个高度边的2/3处分别取点a1和点a2，将点a1和点a2连线构成一段弧L1；
2）以中心轴Y轴为中心，将等厚磁极的极弧平分为两半，并将其中半个极弧平均分为4段，在等厚磁极的极弧和弧L1之间取3点：a3、a4和a5，即：在等厚磁极的极弧和L1之间的1/2处取点a3，在等厚磁极的极弧和L1之间的3/4处取点a4，在等厚磁极的极弧和等分线L2的交点处取点a5；依次连线a1、a3、a4和a5，构成不等厚磁极的半个极弧；
3）另外半个所述的极弧可按照步骤2）以相同的方法设计；将左右对称的两个半个极弧连线，便得到了不等厚磁极的极弧；不等厚磁极的极弧确定后便得到一个不等厚磁极；
4）利用电磁场软件对步骤3）得到的初始的不等厚磁极进行仿真，得到所述不等厚磁极的气隙磁密波形，分析所述气隙磁密波形的基波和谐波成分；
5）如果步骤4）所得的气隙磁密波形的基波幅值比等厚磁极的基波幅值小，进行以下调整后再重新进行仿真分析：
a）增加磁极的宽度，磁极的宽度需小于电机的极距；
b）将点a1和点a2的位置分别向上方调至点a1′和点a2′，使点a1′和点a2′的高度相同；
c）增加磁极的厚度；
如果所述不等厚磁极气隙磁密波形的基波幅值比等厚磁极的基波幅值大，进行以下调整后再重新进行仿真分析：
a）减小磁极的宽度；
b）将点a1和点a2的位置分别向下方调至点a1″和点a2″，使点a1″和点a2″的高度相同；
c）减小磁极的厚度；
如果所述不等厚磁极的气隙磁密波形的谐波比等厚磁极的大，将不等厚磁极的极弧分成更多段，进行仿真分析；经多次反复迭代，直到气隙磁密波形为近似正弦波形为止。
一种永磁同步直驱电机的磁极结构及其设计方法
技术领域
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发明内容
具体实施方式
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