一种磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法及磁通电机

本发明涉及磁通电机控制，特别是指一种磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法及磁通电机。

背景技术：

1、在直驱马达、机械臂关节等应用场景中，电机需要具有高转矩密度、小体积和稳定运行的性能。轴向磁通电机具有高转矩密度、高功率密度和结构扁平的优势，与直驱马达、机械臂关节等应用需求相匹配，因此受到了越来越多的关注。

2、机械臂关节在运行时需要满足高精度和高稳定性的要求，在电机设计中体现为低齿槽转矩和低转矩脉动要求。齿槽转矩是永磁电机空载时，由于定子开槽，永磁体和齿槽结构之间的相互作用产生的转矩，这个转矩是沿旋转方向的，即周向，和沿轴向的电磁力不同。输出转矩分为电磁转矩和磁阻转矩，其中电磁转矩为输出转矩的主要部分，而电磁转矩的波动会受到齿槽转矩的影响，因此，降低齿槽转矩可以降低输出转矩的转矩波动。齿槽转矩和转矩脉动会导致速度波动、振动和噪声，会影响电机的定位精度和稳定性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法及磁通电机。能够减小磁通电机的齿槽转矩和转矩脉动，提高磁通电机的定位精度和稳定性。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，包括：

4、获取磁通电机的永磁体极数和定子槽数，所述永磁体包括至少两个分组磁体，所述至少两个分组磁体沿所述磁通电机的周向均匀分布，每个分组磁体具有相同的层数n，所述n为正整数；

5、根据所述永磁体极数和定子槽数，得到单齿槽转矩跨度，所述单齿槽转矩跨度为一个齿槽转矩完整波形的机械角度跨度；

6、根据所述单齿槽转矩跨度，得到第一层分组磁体的第一角度；

7、根据所述单齿槽转矩跨度和永磁体层数，得到第二角度；

8、按照所述第一角度控制所述第一层分组磁体进行正向偏移，各层分组磁体在所述第一层分组磁体基础上依次相对紧邻的上一层分组磁体反向偏移所述第二角度。

9、可选的，所述根据所述永磁体极数和定子槽数，得到单齿槽转矩跨度，包括：

10、根据所述永磁体极数和定子槽数，得到单个电周期齿槽转矩波形个数；

11、根据所述永磁体极数，得到单个电周期总跨度；

12、根据所述单个电周期总跨度和单个电周期齿槽转矩波形个数，得到单齿槽转矩跨度。

13、可选的，所述根据所述永磁体极数和定子槽数，得到单个电周期齿槽转矩波形个数，包括：

14、通过公式a=2lcm（np，ns）/ np，得到单个电周期齿槽转矩波形个数；其中a为单个电周期齿槽转矩波形个数， np为永磁体极数，ns为定子槽数，lcm（np，ns）表示计算np和ns的最小公倍数。

15、可选的，所述根据所述永磁体极数，得到单个电周期总跨度，包括：

16、通过公式b=720°/ np，得到单个电周期总跨度；其中b为单个电周期总跨度， np为永磁体极数。

17、可选的，所述根据所述单个电周期总跨度和单个电周期齿槽转矩波形个数，得到单齿槽转矩跨度，包括：

18、通过公式c=b/a，得到单齿槽转矩跨度；其中c为单齿槽转矩跨度，b为单个电周期总跨度，a为单个电周期齿槽转矩波形个数。

19、可选的，所述根据所述单齿槽转矩跨度，得到第一层永磁体的第一角度，包括：

20、通过公式d1=c/4，得到第一层永磁体的第一角度；其中d1为第一角度，c为单齿槽转矩跨度。

21、可选的，根据所述单齿槽转矩跨度和永磁体层数，得到第二角度，包括：

22、通过公式d2=c/2（n-1），得到第二角度；其中d2为第二角度，c为单齿槽转矩跨度，n为永磁体层数。

23、本发明的实施例还提供一种磁通电机，包括：

24、永磁体；

25、位于所述永磁体第一侧面的第一定子；

26、位于所述永磁体第二侧面的第二定子；

27、沿所述第一定子和第二定子周向均匀设置的定子齿靴、定子齿、定子槽；

28、环绕所述定子齿设置的绕组；

29、其中，所述第一定子和第二定子与所述永磁体之间设置有预留气隙，且相互平行；所述永磁体沿周向分为至少两组，所述永磁体沿轴向分为至少两层，所述至少两层永磁体按照预设角度进行偏移；所述预设角度包括上述方案所述的第一角度和第二角度。

30、可选的，所述第一角度通过以下过程确定：

31、获取磁通电机的永磁体极数和定子槽数，所述永磁体包括至少两个分组磁体，所述至少两个分组磁体沿所述磁通电机的周向均匀分布，每个分组磁体具有相同的层数n，所述n为正整数；

32、根据所述永磁体极数和定子槽数，得到单齿槽转矩跨度，所述单齿槽转矩跨度为一个齿槽转矩完整波形的机械角度跨度；

33、根据所述单齿槽转矩跨度，得到第一层分组磁体的第一角度。

34、可选的，所述第二角度通过以下过程确定：

35、根据所述单齿槽转矩跨度和永磁体层数，得到第二角度。

36、本发明的上述方案具有如下技术效果：

37、本发明的上述实施例所述的磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，通过获取磁通电机的永磁体极数和定子槽数，所述永磁体包括至少两个分组磁体，所述至少两个分组磁体沿所述磁通电机的周向均匀分布，每个分组磁体具有相同的层数n，所述n为正整数；根据所述永磁体极数和定子槽数，得到单齿槽转矩跨度，所述单齿槽转矩跨度为一个齿槽转矩完整波形的机械角度跨度；根据所述单齿槽转矩跨度，得到第一层分组磁体的第一角度；根据所述单齿槽转矩跨度和永磁体层数，得到第二角度；按照所述第一角度控制所述第一层分组磁体进行正向偏移，各层分组磁体在所述第一层分组磁体基础上依次相对紧邻的上一层分组磁体反向偏移所述第二角度。从而减小磁通电机的齿槽转矩和转矩脉动，提高磁通电机的定位精度和稳定性。

技术特征：

1.一种磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，其特征在于，所述根据所述永磁体极数和定子槽数，得到单齿槽转矩跨度，包括：

3.根据权利要求2所述的磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，其特征在于，所述根据所述永磁体极数和定子槽数，得到单个电周期齿槽转矩波形个数，包括：

4.根据权利要求3所述的磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，其特征在于，所述根据所述永磁体极数，得到单个电周期总跨度，包括：

5.根据权利要求4所述的磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，其特征在于，所述根据所述单个电周期总跨度和单个电周期齿槽转矩波形个数，得到单齿槽转矩跨度，包括：

6.根据权利要求5所述的磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，其特征在于，所述根据所述单齿槽转矩跨度，得到第一层永磁体的第一角度，包括：

7.根据权利要求6所述的磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法，其特征在于，根据所述单齿槽转矩跨度和永磁体层数，得到第二角度，包括：

8.一种磁通电机，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的磁通电机，其特征在于，所述第一角度通过以下过程确定：

10.根据权利要求8所述的磁通电机，其特征在于，所述第二角度通过以下过程确定：

技术总结
本发明提供一种磁通电机永磁体的磁极偏移控制方法及磁通电机，控制方法包括：获取磁通电机的永磁体的分组磁体极数和定子槽数，永磁体包括至少两个分组磁体，至少两个分组磁体沿磁通电机的周向均匀分布，每个分组磁体具有相同的层数；根据永磁体极数和定子槽数，得到单齿槽转矩跨度；根据单齿槽转矩跨度，得到第一层分组磁体的第一角度；根据单齿槽转矩跨度和永磁体层数，得到第二角度；按照第一角度控制第一层分组磁体进行正向偏移，各层分组磁体在第一层分组磁体基础上依次相对紧邻的上一层分组磁体反向偏移第二角度。本发明的方案能够减小磁通电机的齿槽转矩和转矩脉动，提高磁通电机的定位精度和稳定性。

技术研发人员：赵飞,曹翔,张成明,喻锦程
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23