一种电机转子圆弧拼接修形技术

本发明涉及电机设计与制造，尤其涉及一种电机转子圆弧拼接修形技术。

背景技术：

1、永磁同步电机具有功率密度高、效率高、结构简单、控制精度高等优点，在新能源汽车、机器人领域得到了广泛的应用。永磁同步电机可以按照永磁体安装的位置分为内嵌式和表贴式，

2、提升永磁同步电机的性能，一种是采用优化本体设计的方法，一种是改善电机控制的算法进而提升，为了减小永磁同步电机的齿槽转矩、转矩脉动，或改善电机的nvh性能，转子表面修形是一种常用且有效的方法。

3、目前最常用的修形方法是偏心圆弧修形，这种结构建模简单，即可用于磁钢表贴式转子，也可用于内置式转子，缺点是形状局限性太大、对平均转矩的削弱作用较大，还有专业人员提出一种更先进的气隙厚度反余弦修形技术，能够在削弱转矩脉动的同时减少平均转矩被削弱的程度，缺点是不利于出图纸、修形形状仍有局限性。

技术实现思路

1、鉴于上述现有电机转子圆弧拼接修形技术存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明目的是提供一种电机转子圆弧拼接修形技术，其目的在于：最合理化地给电机转子表面进行修形使修形后的电机的性能最优。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括转子部件，由单个或多个转子轴向堆叠，轴向相邻的转子可周向错开一定角度；

4、外周面修形部分，包含至少2个拼接修形圆弧，所述拼接修形圆弧由不小于三个不共圆心的圆弧构成，所述拼接修形圆弧在所述转子外周面沿周向分布；以及，

5、励磁部件，包含至少一个磁钢，所述励磁部件的位置可在所述转子的外周面或内部。

6、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：所述转子内侧对应分布有传统修形圆弧，所述转子部件包含修形前范围与修形后范围两种姿态，所述修形前范围的半径为r1，所述修形后范围的非修形圆弧处的半径为r2。

7、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：所述传统修形圆弧的两端与所述修形后范围相交、两交点为第一交点和第三交点，所述传统修形圆弧的顶点与所述修形前范围相交、交点为第二交点，所述第一交点和所述第二交点连线的垂直平分线和所述第二交点和所述第三交点的连线的垂直平分线的交点为第四交点，所述第一交点和所述第三交点分别与第四交点连线，两线之间的弧度为传统修形圆弧所占的机械角度t1。

8、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：所述修形后范围以圆心为起点出发，任意规定极弧系数t2向外引申出射线x，极弧系数t2确定在t1范围内，射线x与所述传统修形圆弧的交点为第五交点、与所述修形前范围相交为第六交点，所述第五交点和所述第六交点之间的直线为相交线。

9、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：所述相交线上任取一点与所述第二交点连接可组成第一弧段，所述第一弧段的右端与所述传统修形圆弧顶点公切线，所述相交线和第三交点连接组合第二弧段，所述第二弧段与第一弧段的连接处是公切线的，所述第一弧段和第二弧段共同组成二分之一的拼接修形圆弧，所述第一弧段和第二弧段以第二交点和第四交点之间的连接线为对称轴进行镜像，镜像的部位分别为第三弧段和第四弧段，所述第一弧段与第三弧段相连可以看作一段圆弧，因此拼接修形圆弧整体被瓜分为三段。

10、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：所述修形后范围以圆心为起点、任意规定极弧系数t3向外延伸出射线y与射线z，所述射线y与射线z与修形前范围和修形后范围分别相交，所述传统修形圆弧与拼接修形圆弧相交的点为第一定点、且第一定点与第二交点重合，所述射线z与拼接修形圆弧的相交点为第二定点，所述射线y与拼接修形圆弧相交的点为第三定点，所述拼接修形圆弧与修形后范围相交的点为第四定点。

11、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：所述第一定点与第二定点之间连接有第一拼接段，所述第二定点和第三定点之间连接有第二拼接段，所述第三定点和第四定点之间连接有第三拼接段，所述第一拼接段、第二拼接段和第三拼接段三者连接处彼此公切线、且三者共同组成二分之一的拼接修形圆弧，将三者以第二交点和第四交点之间连接线为对称轴进行镜像为对称，可组成完整的拼接修形圆弧，位于中间的两组第一拼接段合并为一组，所述拼接修形圆弧整体被瓜分为五段圆弧。

12、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：所述励磁部件的励磁原理包括但不限于永磁体励磁、线圈励磁或混合励磁。

13、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：所述转子极数为偶数，所述拼接修形圆弧的数量小于等于转子极数。

14、作为本发明所述电机转子圆弧拼接修形技术的一种优选方案，其中：励磁部件的数量小于等于转子极数。

15、本发明的有益效果：在同样的修形半径的约束下，采用本方案圆弧拼接修形技术的转子电机，在其他条件一致的情况下，比其他修形方法的电机的平均转矩更大，除此之外，对于转矩脉动的抑制效果最优。

技术特征：

1.一种电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：所述转子(100)内侧对应分布有传统修形圆弧(400)，所述转子部件包含修形前范围(101)与修形后范围(102)两种姿态，所述修形前范围(101)的半径为r1，所述修形后范围(102)的非修形圆弧处的半径为r2。

3.根据权利要求2所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：所述传统修形圆弧(400)的两端与所述修形后范围(102)相交、两交点为第一交点(401)和第三交点(403)，所述传统修形圆弧(400)的顶点与所述修形前范围(101)相交、交点为第二交点(402)，所述第一交点(401)和所述第二交点(402)连线的垂直平分线和所述第二交点(402)和所述第三交点(403)的连线的垂直平分线的交点为第四交点(404)，所述第一交点(401)和所述第三交点(403)分别与第四交点(404)连线，两线之间的弧度为传统修形圆弧(400)所占的机械角度t1。

4.根据权利要求3所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：所述修形后范围(102)以圆心为起点出发，任意规定极弧系数t2向外引申出射线x，极弧系数t2确定在t1范围内，射线x与所述传统修形圆弧(400)的交点为第五交点(405)、与所述修形前范围(101)相交为第六交点(406)，所述第五交点(405)和所述第六交点(406)之间的直线为相交线(407)。

5.根据权利要求4所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：所述相交线(407)上任取一点与所述第二交点(402)连接可组成第一弧段(201)，所述第一弧段(201)的右端与所述传统修形圆弧(400)顶点公切线，所述相交线(407)和第三交点(403)连接组合第二弧段(202)，所述第二弧段(202)与第一弧段(201)的连接处是公切线的，所述第一弧段(201)和第二弧段(202)共同组成二分之一的拼接修形圆弧(200)，所述第一弧段(201)和第二弧段(202)以第二交点(402)和第四交点(404)之间的连接线为对称轴进行镜像，镜像的部位分别为第三弧段(203)和第四弧段(204)，所述第一弧段(201)与第三弧段(203)相连可以看作一段圆弧，因此拼接修形圆弧(200)整体被瓜分为三段。

6.根据权利要求5所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：所述修形后范围(102)以圆心为起点、任意规定极弧系数t3向外延伸出射线y与射线z，所述射线y与射线z与修形前范围(101)和修形后范围(102)分别相交，所述传统修形圆弧(400)与拼接修形圆弧(200)相交的点为第一定点(501)、且第一定点(501)与第二交点(402)重合，所述射线z与拼接修形圆弧(200)的相交点为第二定点(502)，所述射线y与拼接修形圆弧(200)相交的点为第三定点(503)，所述拼接修形圆弧(200)与修形后范围(102)相交的点为第四定点(504)。

7.根据权利要求6所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：所述第一定点(501)与第二定点(502)之间连接有第一拼接段(601)，所述第二定点(502)和第三定点(503)之间连接有第二拼接段(602)，所述第三定点(503)和第四定点(504)之间连接有第三拼接段(603)，所述第一拼接段(601)、第二拼接段(602)和第三拼接段(603)三者连接处彼此公切线、且三者共同组成二分之一的拼接修形圆弧(200)，将三者以第二交点(402)和第四交点(404)之间连接线为对称轴进行镜像为对称，可组成完整的拼接修形圆弧(200)，位于中间的两组第一拼接段(601)合并为一组，所述拼接修形圆弧(200)整体被瓜分为五段圆弧。

8.根据权利要求7所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：所述励磁部件的励磁原理包括但不限于永磁体励磁、线圈励磁或混合励磁。

9.根据权利要求8所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：所述转子极数为偶数，所述拼接修形圆弧(200)的数量小于等于转子极数。

10.根据权利要求9所述的电机转子圆弧拼接修形技术，其特征在于：励磁部件的数量小于等于转子极数。

技术总结
本发明公开了电机设计与制造技术领域的一种电机转子圆弧拼接修形技术，包括转子部件，由单个或多个转子轴向堆叠，轴向相邻的转子可周向错开一定角度；外周面修形部分，包含至少2个拼接修形圆弧，所述拼接修形圆弧由不小于三个不共圆心的圆弧构成，所述拼接修形圆弧在所述转子外周面沿周向分布；以及，励磁部件，所述励磁部件组包含至少一个磁钢，所述励磁部件的位置可在所述转子的外周面或内部。本发明在同样的修形半径的约束下，采用本方案圆弧拼接修形技术的转子电机，在其他条件一致的情况下，比其他修形方法的电机的平均转矩更大，除此之外，对于转矩脉动的抑制效果最优。

技术研发人员：金志辉,石禹龙,罗建,韩清江
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29