一种新型齿形结构的永磁无刷直流电机

技术领域

本发明涉及一种新型齿形结构的永磁无刷直流电机，属于电机技术领域。

背景技术

永磁无刷直流电机中存在着定子齿槽，会导致气隙的不均匀，不免会产生齿槽转矩。齿槽转矩是永磁无刷直流电机的固有现象，它是在电枢绕组没有通入电流的情况下，永磁无刷直流电机的永磁体同电枢齿槽两者产生相互作用引起的力，这种相互作用力的切向分量就是齿槽转矩。一些起主要作用的谐波次数会增大永磁无刷直流电机的齿槽转矩，齿槽转矩的存在会引起转矩脉动，进而会引起电机的振动和噪音，影响整个系统的控制精度，不利于无刷直流电机的稳定运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种新型齿形结构的永磁无刷直流电机，能够大幅度降低永磁无刷直流电机齿槽转矩，有利于无刷直流电机的稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明提供

一种新型齿形结构的永磁无刷直流电机，包括外定子和内转子，所述外定子包括定子轭部，所述定子轭部内圈设置有若干个周向设置的定子齿，所述内转子包括转子，所述转子上设置有转子磁极，所述转子磁极内设置有转轴，所述定子齿端部沿着定子齿中心线对称开设有平行四边形辅助槽。

所述定子齿齿宽为7.0mm。

所述平行四边形辅助槽槽宽为所述定子齿齿宽的35.7％。

所述平行四边形辅助槽槽深为所述定子齿齿宽的4.3％。

所述平行四边形辅助槽与定子齿中心线之间间距为所述定子齿齿宽的40.0％。

所述平行四边形辅助槽斜边与定子齿中心线之间的夹角为5.0°。

本发明的有益效果：本发明提供的一种新型齿形结构的永磁无刷直流电机，通过对电机定子结构的改变，在定子齿端部沿着定子齿中心线对称开设有平行四边形辅助槽，影响定子齿周围磁导的变化，减小起主要作用的谐波次数的幅值，削弱气隙中的径向磁密，从而降低了电机的齿槽转矩，实现电机转矩的平稳输出和低噪音的良好性能。

附图说明

图1是本发明一种新型齿形结构的永磁无刷直流电机的整体结构示意图；

图2是本发明中定子齿的结构示意图；

图3是本发明一种新型齿形结构的无刷直流电机与传统的开槽形状永磁无刷直流电机的齿槽转矩对比的仿真结果示意图。

图4是本发明一种新型齿形结构的无刷直流电机与传统的开槽形状永磁无刷直流电机的输出转矩对比的仿真结果示意图；

图5为采用本发明一种新型齿形结构的无刷直流电机与传统无刷直流电机的齿槽转矩对比的仿真结果示意图；

图6是本发明一种新型齿形结构的无刷直流电机与传统的开槽形状无刷直流电机的输出转矩对比的仿真结果示意图。

图中附图标记如下：1-平行四边形辅助槽；2-定子齿；3-定子轭部；4-转子磁极；5-转轴；6-转子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明公开一种新型齿形结构的无刷直流电机，包括外定子和内转子，外定子包括定子轭部3，定子轭部3内圈设置有若干个周向设置的定子齿2，内转子包括转子6，转子6上设置有转子磁极4，转子磁极4内设置有转轴5，定子齿2端部沿着定子齿中心线(图1中A位置)对称开设有平行四边形辅助槽1。本发明采用4极18槽的无刷直流电机示意性实施例，即转子磁极4的个数为四个，定子齿2的个数为十八个。

如图2所示，平行四边形辅助槽1中W

本发明分别对新型齿形结构的永磁无刷直流电机与传统的未开槽永磁无刷直流电机的电流设置为0来进行仿真，如图3所示，采用本发明的新型齿形结构的无刷直流电机的齿槽转矩范围为73.90mN·m～-76.01mN·m，传统的未开槽无刷直流电机的齿槽转矩范围为-280.19mN·m～320.15mN·m，新型齿形结构的无刷直流电机的齿槽转矩大小约为传统的未开槽无刷直流电机的齿槽转矩大小的1/4。

以正弦波控制分别对新型齿形结构的永磁无刷直流电机与传统的永磁无刷直流电机进行仿真，仿真时电流大小设置为相等。如图4所示，采用本发明的新型齿形结构的无刷直流电机的平均转矩为11.17N·m,传统的未开槽无刷直流电机的平均转矩为11.20N·m。

本发明分别对新型齿形结构的永磁无刷直流电机与传统的开槽形状永磁无刷直流电机的电流设置为0来进行仿真，其中传统的开槽形状有半圆形、矩形和三角形，其中辅助槽的槽口宽度和槽深与新型辅助槽相同。如图5所示，采用本发明的新型齿形结构的无刷直流电机的齿槽转矩范围为-76.01mN·m～73.90mN·m，矩形辅助槽的齿槽转矩范围为-249.26mN·m～196.10mN·m，三角形辅助槽的齿槽转矩范围为-348.19mN·m～314.58mN·m，半圆角形辅助槽的齿槽转矩范围为146.04mN·m～-204.19mN·m。根据计算结果可知，本发明的新型齿形结构的无刷直流电机能够大幅度降低齿槽转矩脉动的目的。

本发明以正弦波控制分别对新型齿形结构的永磁无刷直流电机与传统的开槽形状永磁无刷直流电机进行仿真，仿真时电流大小设置为相等。图6是本发明提供的一种新型齿形结构的无刷直流电机与传统的开槽形状无刷直流电机的输出转矩对比的仿真结果示意图。根据转矩脉动系数计算公式：

T

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。