[实用新型]低转矩脉动的无刷直流电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无刷直流电机，特别是涉及一种低转矩脉动的无刷直流电机，属于无刷直流电机的加工应用领域。

背景技术

无刷直流电机依靠方波电流换相产生的定子磁场与永磁体产生的方波气隙磁场相互作用工作，存在多种转矩脉动：电磁因素引起的转矩波动、谐波引起的转矩波动、齿槽效应引起的转矩波动、电流换相引起的转矩波动、电枢反应和机械工艺引起的转矩波动等。转矩脉动会对无刷直流电机的运行带来一些不利影响，例如可听噪音、效率损失，以及增大部件磨损等。

因此，有必要减小无刷直流电机的转矩脉动，通过优化电流控制、电机设计和改进制造工艺，可以有效减小电磁因素、电流换相、齿槽、电枢反应和机械工艺等引起的转矩波动。例如，中国专利申请第200310122909.6号揭示了一种针对电流换相所带来的转矩脉动，而对电机进行改进的技术方案；中国专利申请第200620043381.2号则揭示了一种针对齿槽效应所引起的转矩脉动，而对电机进行改进的技术方案。但总而言之，这些通过优化电流控制、电机设计和改进制造工艺来减小电流换相、齿槽、电枢反应和机械工艺等引起的转矩波动，存在算法复杂、进展受制于相关技术和工艺水平等缺点，因此效果有限。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够极大地降低电机的转矩脉动的无刷直流电机，促进无刷直流电机应用于高精度、高性能的伺服系统。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种低转矩脉动的无刷直流电机，包括定子和转子，所述定子包括定子绕组，所述转子包括永磁体，该永磁体是按定子绕组的相数进行分段排列的。

所述永磁体进行分段排列后所具有的段数等于电机的极数，每段永磁体所具有的永磁体的块数等于电机的相数。

通过对每个磁极下的永磁体按定子绕组的相数进行分段排列，本实用新型所提供的技术方案能使气隙磁通密度波形为分段方波，方波电流与分段方波的气隙磁通密度作用时会大大缩小输出转矩的最大值和最小值的范围，从而很好的抑制了电机的转矩脉动。

本实用新型无刷直流电机的转矩脉动的降低从电机本体设计出发，即优化气隙磁场设计，突破传统的从电流控制和电机的设计工艺出发降低转矩脉动的方法，简化了控制算法。

本实用新型极大地降低了无刷直流电机的转矩脉动，能促进无刷直流电机应用于高精度、高性能的伺服系统，能促进无刷直流电机制造及其相关行业的发展。

附图说明

附图1是本实用新型低转矩脉动的无刷直流电机的结构示意图。

图中，1、定子，11、定子绕组，2、转子，21、永磁体。

具体实施方式

以下结合附图给出本实用新型的具体实施方式。

参见附图1。该图显示本实用新型低转矩脉动的无刷直流电机的结构示意图。如图所示，本实用新型所提供的低转矩脉动的无刷直流电机，包括定子1和转子2，所述定子1包括定子绕组11，所述转子2包括永磁体21。需要说明的是，每个磁极下的永磁体21，是按定子绕组11的相数进行分段排列的，永磁体进行分段排列后所具有的段数等于电机的极数，每段永磁体所具有的永磁体的块数等于电机的相数。再次参阅图1，该图采用面贴式18槽2极3相永磁无刷直流电机进行示例，该图中，所有永磁体21被分为两段，每段具有三块永磁体。实际制造中，对电机的极数和相数都没有限制，根据电机的极数和相数对永磁体进行类似处理，便能大大降低无刷直流电机的转矩脉动。

本实用新型所提供的技术方案，通过对每个磁极下的永磁体按定子绕组的相数进行分段排列，能使气隙磁通密度波形为分段方波，方波电流与分段方波的气隙磁通密度作用时会较大的缩小输出转矩的最大值和最小值的范围，从而很好地抑制电机的转矩脉动。

本实用新型所提供的技术方案，从电机本体设计出发，通过优化气隙磁场设计，突破了传统的从电流控制和电机的设计工艺出发降低转矩脉动的方法，简化了控制算法。本实用新型解决了一直以来未获解决的问题：现有技术方案每个磁极的永磁体为一整块永磁体，气隙磁通密度波形为方波，如果要彻底消除电磁因素引起的转矩脉动，要求方波的宽度为一个极距，也就是极弧系数为1，但限于当前电机的装配和制造工艺水平，极弧系数的范围为0.6～0.8，因此引起较严重的转矩波动；虽有学者提出对方波电流进行调制消除电磁因素引起的转矩脉动，但增加了算法的复杂性，实际不容易做到。

本实用新型极大地降低了无刷直流电机的转矩脉动，能促进无刷直流电机应用于高精度、高性能的伺服系统，能促进无刷直流电机制造及其相关行业的发展。