一种低噪音的磁通径向藕合的永磁同步电机

技术领域：

本发明涉及一种低噪音的磁通径向藕合的永磁同步电机。

背景技术：

目前，永磁同步电机因其高效率，高功率密度，使用范围广泛；但永磁同步电机也会在设计、制造和使用中遇到许多问题，其中其噪音问题是占比较大的一类，评估噪音时转矩脉动是衡量噪音大小的重要指标之一。目前优化转矩的手段很多，主流的优化方案主要有电机斜极、斜槽降低转矩脉动；定转子表面开辅助槽(见图1所示)或者优化定子内圆、转子外圆弧形(见图2所示)，取得更趋近正弦的气隙磁密，获得较低转矩脉动幅值；在电机本体不能再优化时，采用控制器的谐波注入，抵消或降低特定的谐波转矩，获得低转矩脉动，该方法对控制芯片算力要求较高，较低端控制芯片不易实现，但算力要求较高的芯片带来成本大幅增加，不利推广。

电机采用斜极、斜槽降低转矩脉动或定转子表面开辅助槽或者优化定子内圆，转子外圆弧形等技术方案仍存在的如下问题或缺陷：1)牺牲了电机的输出能力，需要增加成本保持电机原有输出能力；2)此类优化方案针对性较强，主要针对已知较大幅值转矩谐波或已知造成噪音谐波转矩进行优化，定型后则不能更改，后续电机配合不同负载后若再产生不同噪音，再次优化难度增加，优化完成后涉及到改模等长周期操作，不利于快速反应。

发明内容：

本发明的目的是提供一种低噪音的磁通径向藕合的永磁同步电机，解决现有技术中电机采用斜极、斜槽降低转矩脉动或定转子表面开辅助槽或者优化定子内圆，转子外圆弧形等技术方案存在牺牲了电机的输出能力、定型后则不能更改，后续电机配合不同负载后若再产生不同噪音，再次优化难度增加，优化完成后涉及到改模等长周期操作，不利于快速反应的技术问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种低噪音的磁通径向藕合的永磁同步电机,包括主电机定子铁芯、主电机线圈绕组、主电机的转子机壳和若干块主电机永磁体，主电机的转子机壳的内壁周向间隔安装若干块主电机永磁体形成主电机的外转子组件，具有n个磁极；主电机定子铁芯包括环形的轭部和从环形的轭部外表面伸出的若干齿部，相邻两个齿部之间形成嵌线槽，主电机线圈绕组卷绕在主电机定子铁芯的若干齿部上形成定子组件，具有m个嵌线槽；外转子组件套装在定子组件外面，其特征在于：在环形的轭部的中心孔里面镶嵌安装有若干套分层布局的谐波调节定转子单元，每套谐波调节定转子单元包括谐波调节定子和谐波调节转子，谐波调节定子与主电机定子铁芯为分体镶嵌结合，非一体结构,谐波调节定转子单元的磁极数是n1,槽数是m1,x＝n/n1,y＝m/m1,其中x,y,n,m,n1,m1均为整数。

上述在谐波调节定子的里面套有谐波调节转子，谐波调节定子与谐波调节转子径向磁耦合，每层谐波调节定子由导磁且带齿槽的铁芯构成时，齿槽里面无线圈绕组，仅为齿槽结构，每层谐波调节定子的齿槽的数量可根据优化谐波情况而定，而谐波调节转子由导磁铁芯和若干块第一永磁体构成，导磁铁芯表面贴有若干块第一永磁体。

上述的各层谐波调节定转子单元中的谐波调节转子造成一体结构，谐波调节转子分别与各层谐波调节定子配合。

上述的谐波调节定转子单元有两套，分别位于环形的轭部的中心孔的上下两端。

上述上层的谐波调节定子具有12个齿槽，下层的谐波调节定子具有6个齿槽，谐波调节转子有10个磁极。

上述的谐波调节定子由若干块第二永磁体构成时，若干块第二永磁体贴装在环形的轭部的中心孔的壁面上，每层谐波调节转子由若干层带齿槽导磁转子铁芯构成。

上述各层谐波调节定转子单元的谐波调节定子是一体式结构，即组成谐波调节定子的若干块第二永磁体与多层谐波调节转子进行磁耦合，可根据调谐需求，每层转子铁芯设置不同的齿槽个数。

为了减少主电机的定子组件对谐波调节定子影响，在主电机的定子组件和谐波调节定子之间增加隔磁槽。

针对主电机产生的不同的频率谐波转矩，可以通过调整谐波调节定转子单元的永磁体的个数、齿槽数来匹配。

针对主电机产生的不同的相位角度谐波转矩，通过调整谐波调节转子相对于主电机的外转子组件的相对位置调整匹配。

针对主电机产生的不同大小谐波转矩幅值，通过调节每套谐波调节定转子单元的叠高及永磁体的磁性能强弱来匹配。

本发明与现有技术相比，具有如下效果：

效果1：确保不降低电机的输出前提下，降低了转矩脉动，进而降低了噪音；

效果2：针对不同评率噪音快速反应整改，不涉及模具等长周期整改措施，降低噪音优化成本；

效果3：可以同时针对不同频率的谐波转矩，都可以进行有效抑制。

附图说明：

图1是现有技术中定转子表面开辅助槽来降低永磁电机转矩脉动的原理图；

图2是现有技术中优化定子内圆、转子外圆弧形来降低永磁电机转矩脉动的原理图；

图3是本发明实施例一永磁同步电机的剖视图；

图4是本发明实施例一永磁同步电机的分解图；

图5是本发明实施例一永磁同步电机的谐波调节定转子单元的立体图；

图6是图3的A-A剖视图；

图7是本发明实施例二永磁同步电机的剖视图；

图8是本发明实施例二永磁同步电机的分解图；

图9是本发明实施例二永磁同步电机的立体图；

图10是本发明实施例二永磁同步电机的谐波调节定转子单元的一个角度的立体图；

图11是本发明实施例二永磁同步电机的谐波调节定转子单元的另一个角度的立体图

图12是图7的B-B剖视图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

实施例一:

如图3、图4、图5和图6所示，本实施例提供的是一种低噪音的磁通径向藕合的永磁同步电机,包括主电机定子铁芯1、主电机线圈绕组2、主电机的转子机壳3和若干块主电机永磁体4，主电机的转子机壳3的内壁周向间隔安装若干块主电机永磁体4形成主电机的外转子组件，具有n个磁极；主电机定子铁芯1包括环形的轭部11和从环形的轭部11外表面伸出的若干齿部12，相邻两个齿部12之间形成嵌线槽13，主电机线圈绕组2卷绕在主电机定子铁芯1的若干齿部12上形成定子组件，具有m个嵌线槽；外转子组件套装在定子组件外面，其特征在于：在环形的轭部的中心孔10里面镶嵌安装有若干套分层布局的谐波调节定转子单元100，每套谐波调节定转子单元100包括谐波调节定子5和谐波调节转子6，谐波调节定子5与主电机定子铁芯1为分体镶嵌结合，非一体结构,谐波调节定转子单元的磁极数是n1,槽数是m1,x＝n/n1,y＝m/m1,其中x,y,n,m,n1,m1均为整数。

上述在谐波调节定子5的里面套有谐波调节转子6，谐波调节定子5与谐波调节转子6径向磁耦合，每层谐波调节定子由导磁且带齿槽51的铁芯构成时，齿槽51里面无线圈绕组，仅为齿槽结构，每层谐波调节定子5的齿槽51的数量可根据优化谐波情况而定，而谐波调节转子6由导磁铁芯61和若干块第一永磁体62构成，导磁铁芯61表面贴有若干块第一永磁体62。

上述的各层谐波调节定转子单元100中的谐波调节转子6造成一体结构，谐波调节转子6分别与各层谐波调节定子5配合。

上述的谐波调节定转子单元100有两套，分别位于环形的轭部11的中心孔10的上下两端。

上述的上层的谐波调节定子51具有12个齿槽，下层的谐波调节定子51具有6个齿槽，谐波调节转子6有10个磁极。

为了减少主电机的定子组件对谐波调节定子5影响，在主电机的定子组件和谐波调节定子5之间增加隔磁槽7。

上述针对主电机产生的不同的频率谐波转矩，可以通过调整谐波调节定转子单元100的第一永磁体62的个数、齿槽51数来匹配。

上述针对主电机产生的不同的相位角度谐波转矩，通过调整谐波调节转子6相对于主电机的外转子组件的相对位置调整匹配。

上述的针对主电机产生的不同大小谐波转矩幅值，通过调节每套谐波调节定转子单元100的叠高及永磁体的磁性能强弱来匹配。

本实施例主电机嵌线槽13为12槽，主电机永磁体4具有10块，形成10个磁极外转子永磁同步电机；主电机定子铁芯1在环形的轭部的中心孔10里面镶嵌安装有2套分层布局的谐波调节定转子单元100(一层为12个齿槽51，二层为6个齿槽51)；内部谐波调节转子6由10块第一永磁体62+导磁铁芯61组成。主电机的转矩脉动主要来自于30/60倍转频谐波产生的脉动。本案例中：12个齿槽51与10个磁极的谐波调节转子6产生60倍转频齿槽转矩脉动，调整合适的相位和幅值，用于抵消主电机运行时产生的60倍频的谐波转矩脉动；同理，6个齿槽51与10个磁极的谐波调节转子6产生30倍转频齿槽转矩，调整合适的相位和幅值，用于抵消主电机运行时产生的30倍频的谐波转矩脉动。从而大幅降低电机转矩脉动，降低主电机运行噪音，使电机运行平稳。本发明具有的效果有：1、确保不降低电机的输出前提下，降低了转矩脉动，进而降低了噪音；2、针对不同评率噪音快速反应整改，不涉及模具等长周期整改措施，降低噪音优化成本；3、可以同时针对不同频率的谐波转矩，都可以进行有效抑制。

实施例二：

本实施例是在实施例一基础上的改动，改进点是：在环形的轭部的中心孔10里面镶嵌安装有若干套分层布局的谐波调节定转子单元100。见图7、图8、图9、图10、图11、图12所示，谐波调节定子5由若干块第二永磁体50构成时，若干块第二永磁体50贴装在环形的轭部11的中心孔10的壁面上，每层谐波调节转子6由若干层带齿槽51导磁转子铁芯构成。

上述的各层谐波调节定转子单元的谐波调节定子是一体式结构，即组成谐波调节定子5的若干块第二永磁体50与多层谐波调节转子6进行磁耦合，可根据调谐需求，每层转子铁芯设置不同的齿槽51个数。

为了减少主电机的定子组件对谐波调节定子5影响，在主电机的定子组件1和谐波调节定子5之间增加隔磁槽7。

上述针对主电机产生的不同的频率谐波转矩，可以通过调整谐波调节定转子单元100的第二永磁体50的个数、齿槽51数目来匹配。

上述针对主电机产生的不同的相位角度谐波转矩，通过调整谐波调节转子6相对于主电机的外转子组件的相对位置调整匹配。

上述的针对主电机产生的不同大小谐波转矩幅值，通过调节每套谐波调节定转子单元100的叠高及永磁体的磁性能强弱来匹配。

本实施例主电机嵌线槽13为12槽，主电机永磁体4具有10块，形成10个磁极外转子永磁同步电机；主电机定子铁芯1在环形的轭部的中心孔10里面镶嵌安装有2套分层布局的谐波调节定转子单元100(一层为12个齿槽51，二层为6个齿槽51)；内部谐波调节转子6由2层设置不同的齿槽51转子铁芯组成。主电机的转矩脉动主要来自于30/60倍转频谐波产生的脉动。本案例中：12个齿槽51与10个磁极的谐波调节定子5产生60倍转频齿槽转矩脉动，调整合适的相位和幅值，用于抵消主电机运行时产生的60倍频的谐波转矩脉动；同理，6个齿槽51与10个磁极的谐波调节定子5产生30倍转频齿槽转矩，调整合适的相位和幅值，用于抵消主电机运行时产生的30倍频的谐波转矩脉动。从而大幅降低电机转矩脉动，降低主电机运行噪音，使电机运行平稳。

以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。