(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211343790.4 (22)申请日 2022.10.31 (71)申请人 沈阳工程学院 地址 110000 辽宁省沈阳市沈北新区蒲昌 路18号 (72)发明人 王森　包妍　鲍洁秋　闫鸿魁　 孙振东　赵殿哲　王文硕　于宛弘　 (74)专利代理 机构 北京中政联科专利代理事务 所(普通合伙) 11489 专利代理师 熊小青 (51)Int.Cl. H02K 1/16(2006.01) H02K 1/2791(2022.01) H02K 7/14(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种具有高转矩密度电动滚 筒的设计方法 (57)摘要 本发明提供一种具有高转矩密度电动滚筒 的设计方法， 所述电动滚筒包括外转子永磁驱动 电机与滚筒， 所述外转子永磁电机为磁场调制永 磁电机， 所述设计方法包括， 一、 根据任务书指标 确定额定转矩； 二、 根据所述电机的冷却条件初 步选取线负荷与导线的电流密度， 根据所述电机 的容量等级初步选取气隙磁密， 定子齿的磁密； 三、 采用场路解析法初步确定外转子电机定子、 转子以及磁钢的结构参数； 四、 根据所初步确定 的定子、 转子以及磁钢的结构参数， 在采用有限 元软件进行仿真， 可以更精确地计算电机的磁密 与性能参数， 并根据计算的结果微调相应的定 子、 转子以及磁钢的结构参数， 可 以节约大量的 设计时间同时具 备准确的设计结果。 权利要求书1页 说明书3页 CN 115549334 A 2022.12.30 CN 115549334 A 1.一种具有高转矩密度电动滚筒的设计方法， 所述电动滚筒包括外转子永磁电机与滚 筒， 所述滚筒固定在外转子的外周面上， 其特征在于， 所述外转子永磁电机为磁场调制永磁 电机， 所述设计方法包括， (1)、 根据任务书指标确定额定转矩T； (2)、 根据所述电机的冷却条件初步选取线负荷A与 导线的电流密度J， 根据所述电机的 容量等级初步选取气隙磁密 Bg， 定子齿的磁密 Bt； ( 3 ) 、根 据 磁 场 调 制 电 机 的 尺 寸 方 程 确 定 转 子 体 积 Vr，尺 寸 方 程 为 其中， k1＝Pr/Ps， Pr为转子极对数， Ps为定子极对 数， k1在14‑17之间进行取值， kω为绕组系数， kσ为漏磁系数， kσ在0.4‑0.6之间进行取值， αP 为极弧系数， 为功率因数； (4)、 根据电机裂比SP确定转子内径 与转子的轴向长度Lg＝Dg/SP， SP在0.6‑0.65之间进行 取值； (5)、 计算定 子齿宽Wt＝1.57DgBg/(PrBt)； (6)、 计算槽面积As＝DgA/(JSf)， Sf为槽满率， 定子槽深hs＝As/1.4QWt， Q为定子槽数， 定 子轭厚度ht＝1.6Wt； (7)、 计算定 子外径Dso＝Dg‑2g， g为气隙长度， 计算定 子内径Ds＝Dg‑2(g+hs+ht)； (8)、 计算转子外径Dr＝Dg+2(hr+Lm)， hr为转子轭厚度， hr＝1.8Wt， Lm为磁钢磁化 厚度， 在 2‑5mm之间进行 取值； (9)、 根据上述步骤确定的定子、 转子以及磁钢的结构参数， 采用有限元软件进行仿真， 并根据仿真结果 微调相应的定 子、 转子以及磁钢的结构参数。 2.根据权利要求1所述的具有高转矩密度电动滚筒的设计方法， 其特征在于， 采用有限 元软件进 行仿真时， 先对电机的空载状态进 行仿真， 校核电机各部 分的磁密， 同时微调相应 的定子、 转子以及磁钢的结构参数； 在对电机负载状态进行仿真， 校核电机的性能参数， 同 时微调相应的定 子、 转子以及磁钢的结构参数。 3.根据权利要求1或2所述的具有高转矩密度电动滚筒的设计方法， 其特征在于， 所述 转子为表贴式转子， 所述磁钢固定 于转子铁芯的内周面。 4.根据权利要求1 ‑3任意一项所述的具有高转矩密度电动滚筒的设计方法， 其特征在 于， 所述定 子齿为平行齿结构， 所述定 子槽为开口槽。 5.根据权利要求1 ‑4任意一项所述的具有高转矩密度电动滚筒的设计方法， 其特征在 于， 所述滚筒为耐磨橡胶材质。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115549334 A 2一种具有高转矩密 度电动滚筒的设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种具有高转矩密度电动滚筒的设计方法。 背景技术 [0002]电动滚筒属于一种传送带驱动装置， 多工作在低速大转矩状态， 现有电动滚筒多 将驱动电机经齿轮减速后 驱动滚筒旋转， 此种电动滚筒的体积与重量均较大， 转矩密度较 低。 直驱式电动滚筒的驱动电机转子与滚筒固定， 转子旋转时带动滚筒旋转， 具有结构简 单， 成本低的优点， 但是如何使得直驱式电动滚筒能够稳定工作在低速大转矩状态并且具 备较高的效率属于待研究的课题。 [0003]磁场调制电机具有较高的转矩密度， 由于工作原理较为复杂， 目前针对磁场调制 电机的设计一般是通过有限元软件进行设计， 虽然有限元软件计算结果的准确度较高， 但 是需要花费大量的设计时间， 在进行电机的初始结构设计时非常不方便， 因此如何降低磁 场调制电机的设计时间属于待研究的课题。 发明内容 [0004]本发明为了克服以上不足， 提供一种具有高转矩密度电动滚筒的设计方法， 所述 电动滚筒包括外转子永磁驱动电机与滚筒， 所述滚筒固定在外转子的外周面上， 所述外转 子永磁电机为磁场调制永磁电机， 使得电动滚筒能够稳定工作在低速大转矩状态并且具备 较高的效率， 所述设计方法包括， 先根据任务书指标采用场路解析法初步确定外转子电机 定子、 转子以及磁钢的结构参数； 再根据所初步确定的定子、 转子以及磁钢的结构参数， 在 采用有限元软件进行仿真， 可以更精确 地计算电机的磁密与性能参数， 并根据计算的结果 微调相应的定子、 转子以及磁钢的结构参数， 可以节约大量的设计时间同时具备准确的设 计结果。 [0005]本发明的技术方案是： 一种具有高转矩密度电动滚筒的设计方法， 所述电动滚筒 包括外转子永磁驱动电机与滚筒， 所述滚筒固定在外转子的外周面上， 所述外转子永磁电 机为磁场调制永磁电机， 所述设计方法包括， [0006](1)、 根据任务书指标确定额定转矩T； [0007](2)、 根据所述电机的冷却条件初步选取线负荷A与导线的电流密度J， 根据所述电 机的容量等级初步选取气隙磁密 Bg， 定子齿的磁密 Bt； [0008](3) 、 根 据磁 场 调 制电 机的 尺寸方 程 确定转 子体 积Vr， 尺寸方 程为 其中， k1＝Pr/Ps， Pr为转子极对数， Ps为定子极对 数， k1在14‑17之间进行取值， kω为绕组系数， kσ为漏磁系数， kσ在0.4‑0.6之间进行取值， αP 为极弧系数， 为功率因数； [0009](4)、 根据电机裂比SP确定转子内径 与转子的轴向长度Lg＝说　明　书 1/3 页 3 CN 115549334 A 3