CN100514794C - 通量集中型电机 - Google Patents

Abstract

一种通量集中型电机，包括环形定子，其中线圈绕在径向设置的多个齿上；及转子，其位于定子的中心，并具有设置在圆周方向上的多个磁体，由此，所述磁体相同的极性的磁极之间彼此相对，所述转子在与定子的相互作用下旋转，从而防止了所述磁体的磁通的泄漏，由此，与具有相同体积的常规表面黏着式永磁型电机相比，提高了扭矩，降低了制造成本，且有助于产品的小型化。

Description

通量集中型电机

技术领域

本发明涉及一种驱动洗衣机的电机，特别是一种具有内部可旋转结构的通量集中型电机。

背景技术

通常，根据磁路的结构，永磁型电机分为表面黏着式永磁型电机和埋入式永磁型电机。

用于直接驱动洗衣机的电机采用外转子型、表面黏着式永磁型电机。

图1和图2示出了驱动洗衣机的电机。图1和图2分别为外部可旋转电机的分解立体图和平面图，所述电机为常规表面黏着式永磁型电机的一个类型。

在上述表面黏着式永磁型电机中，转子20安装在定子10的外侧，该电机主要包括定子10，及转子20，所述转子20可旋转地安装在定子10的外侧，这样，转子20的内表面与定子10的外表面在径向上以规定的气隙相间隔。

定子10包括：环形铁心12；形成在环形铁心12的外圆周表面的多个齿15，这样，齿13被分布在铁心12的圆周方向上的所规定的槽14彼此分开；和线圈17，集中地绕在所对应的齿15上并连接到外部电源上。

转子20包括：环形转子架22，其构成后磁轭(back yoke)组成，后磁轭用作磁通的通道；和磁体25，其由多个磁块组成，这样，在径向上N极和S极交替地设置在转子架22的内圆周表面上，当电流流过线圈17时，转子20利用磁体之间的电磁互感作用产生转动。

上述表面黏着式永磁型电机，定子10利用穿过铁心12所形成的连接孔13连接到洗衣机的外筒，且转子20的转子架22的中心部分通过轴连接到洗衣机的内筒或波轮。

由于定子10的磁通和转子20的磁通所产生的磁极相对位置，表面黏着式永磁型电机不具有磁阻差异，因此，可使转子20具有隐磁极型结构。图3是根据转子20在常规表面黏着式永磁型电机中的相对位置而详尽地说明磁通的分布图。

为了增加表面黏着式永磁型电机的反电动势，转子20的长度是长于定子10所堆叠的长度。转子伸长的部分被称为“外伸部分”(overhang)。外伸部分用于增加磁体25的磁通达到规定量，由此而增加反电动势，磁通与定子10的线圈17互连。

上述表面黏着式永磁型电机的反电动势的增加与转子20的外伸部分的长度的增加是成比例的，但当转子20的外伸部分的长度达到规定值时，反电动势是不增加或恒定地保持。上述情形是由表面黏着式永磁型电机的结构而产生的，也就是，由于增加外伸部分的长度从而增加磁通的量，其不与线圈互连并通过其它部分泄漏。

图4是一曲线图，根据在常规表面黏着式永磁型电机中转子外伸部分的长度变化，示出了在定子齿处的磁通密度变化。齿的磁通密度的增加与转子外伸部分的长度的增加成比例，但是，当外伸部分的长度超过约6mm时，齿的磁通密度不增加并饱和。这种情形是由于根据外伸部分长度的增加，除了通过齿的有效磁通外，还增加从其它部分泄漏的一部分磁通量而引起的。

相应地，上述的常规表面黏着式永磁型电机具有用于增加磁通以达到规定量的外伸部分，磁通与定子10的线圈互连，从而增加反电动势。但是由于当外伸部分的长度增加到规定值时或超过，外伸部分失去了作用，所以常规表面黏着式永磁型电机的不利是源于反电动势的增加是有限的。

发明内容

因此，本发明针对上述问题，其目的是提供一种通量集中型电机，其中在圆周方向上设置多个磁体，这样，磁体的同极之间相对，因而与具有同一体积的常规的表面黏着式永磁型电机相比，减少了磁体的磁通的泄漏并提高了扭矩。

根据本发明的一个方面，上述的和其它目的能够由一种通量集中型电机来实现，所述通量集中型电机包括：环形定子，其中线圈绕在径向设置的多个齿上；及转子，其位于所述定子的中心，并在圆周方向上设有多个磁体，由此，所述磁体相同极性的磁极之间彼此相对，且所述转子由与所述定子的相互作用而旋转。

优选地，所述定子可包括：环形铁心；多个齿，从所述铁心的内圆周表面突出并径向地设置；线圈，绕在对应的齿上并连接到外部电源。

特别优选地，用于连接所述定子的凹槽可形成在所述定子铁心的外圆周表面上。

优选地，所述转子可包括：环形转子铁心；从所述铁心朝着所述定子突出并径向设置的多个齿；及设置在齿之间的多个磁体。

更进一步，优选地，用于防止所述磁体磁通泄漏的通量屏障可形成在所述铁心内或形成在所述铁心和所述齿之间的连接部位内。

特别优选地，所述通量屏障可包括：穿过所述铁心和所述齿之间的连接部位所形成的至少一个销孔，穿过所述齿端紧靠所述铁心而形成的屏障孔，及穿过连接相邻齿部位而形成的桥孔。

优选地，所述转子的铁心可由螺旋绕组制成。

更进一步，优选地，用于使用铁棒堆叠多个薄板的导孔可穿过所述转子铁心形成。

本发明的通量集中型电机包括通量集中型转子，所述通量集中型转子包括设置在圆周方向上的多个磁体，由此，所述磁体相同磁极之间彼此相对，从而防止了所述磁体的磁通的泄漏，由此与具有相同体积的常规表面黏着式永磁型电机相比，提高了扭矩，降低了制造成本且有助于产品的小型化。

更进一步，由于所述通量屏障安装在所述电机的转子铁心内，用于最大限度地防止所述磁体磁通的泄漏，所以由于电机的扭矩的提高，本发明的通量集中型电机提高了电机的总体性能。

根据本发明的一个方面，提供了一种通量集中型电机，包括：环形定子，其中线圈绕在径向设置的多个齿上；及转子，其位于所述定子的中心，并在圆周方向上有多个磁体，由此，所述磁体相同极性的磁极之间彼此相对，且所述转子由与所述定子的相互作用而旋转；其中所述转子包括环形转子铁心、从所述铁心朝着所述定子突出并径向设置的多个齿、以及设置在所述齿之间的多个磁体；其中用于防止所述磁体磁通泄漏的桥孔被形成为穿过连接相邻齿的部位

附图说明

结合附图，从下面的详细说明中，将会更加清楚地理解本发明的上述的和其它目的，特性和其它优点，其中：

图1是常规表面黏着式永磁型电机的分解立体图；

图2是常规表面黏着式永磁型电机的平面图；

图3是示出了在常规表面黏着式永磁型电机中根据转子相对位置的磁通分布的详图；

图4是示出了在常规表面黏着式永磁型电机中根据外伸部分长度变化的磁通量密度变化的曲线图；

图5是根据本发明的通量集中型电机的平面图；

图6A，图6B和图6C是放大图，分别示出了本发明的通量集中型电机的通量屏障的几个实施例；

图7A和7B是示意图，示出了本发明的通量集中型电机的和常规表面黏着式永磁型电机的磁化方向；

图8是一个图表，根据本发明的通量集中型电机的转子桥的厚度，示出了特性变化；

图9是一个曲线图，根据本发明的通量集中型电机和常规表面黏着式永磁型电机的旋转频率的变化，示出了扭矩的变化。

具体实施方式

现在，结合附图，对本发明的永磁型电机的优选实施例进行详细地说明。

图5是根据本发明的通量集中型电机的平面图。

本发明的通量集中型电机包括：环形定子50，其在径向上形成有多个齿53及绕在齿53上的线圈55；及转子60，其位于所述定子50的中心，包括设置在圆周方向上的多个磁体，由此，所述磁体具有相同极性的磁极之间相对，且所述转子通过与定子50的线圈55的相互作用而旋转。

定子50包括：环形铁心51，其形成在外表面上；多个齿53，从铁心51的内圆周表面朝着转子60突出并设置在径向；和线圈55，绕在对应的齿53上并连接到外部电源。

用于连接定子50的凹槽51a形成在铁心51的外圆周表面上。

转子60可包括环形转子铁心61，在径向上从铁心61朝着定子突出的多个齿63，及设置在齿63之间的多个磁体65。

铁心61固定地连接到转子架66，处于转子60中心的可旋转轴固定在该转子架上。

在此，为了避免磁通量在朝着转子60中心的方向上而不是在朝着定子50的方向上泄漏，从而防止由于磁通量泄漏导致扭矩快速的消耗，通量屏障(barrier)形成在铁心61内或者形成在铁心61和齿63之间的连接部位上。

图6A，图6B和图6C是放大图，分别示出了本发明的通量集中型电机的通量屏障的几个实施例。图6A为通量屏障的一个实施例，包括：具有圆形横截面的销孔61a，其穿过铁心61和齿63之间的连接部位而形成；具有矩形横截面屏障孔63a，穿过齿63靠近铁心61的端部而形成；及桥61b，形成在用于连接铁心61和齿63的每个屏障孔63a的两侧上。

图6B为通量屏障的另一个实施例，包括具有圆形横截面的销孔61a，其穿过铁心61和齿63之间的连接部位而形成。

图6C也为通量屏障的另一个实施例，包括：具有圆形横截面的销孔61a，其穿过铁心61和齿63之间的连接部位而形成；及具有小矩形横截面桥孔61c，穿过用于连接相邻齿63的桥61b而形成。

在图6A，图6B和图6C中，当铁心61由螺旋绕组制成时，导向销插入到销孔61a内，标号63b表示孔，当使用铁棒堆叠薄板而形成转子60时，该孔用于将齿63垂直地设置于准确的位置。

在下文中，将对本发明的通量集中型电机的功能将作出详细的说明。

如图7A中所示的常规表面黏着式永磁型电机，磁体25设置在径向(A)。另一方面，如图7B中所示的通量集中型电机，磁体65是设置在圆周方向(B)，并使磁体65相同磁极之间彼此相对。

图8是一个图表，根据用于连接磁体65下部的铁心桥61b的厚度，示出了扭矩和脉动(ripple)特性变化，如图8所示，当桥61b的厚度从0.5mm增加到3.0mm时，扭矩减少了约50％。相应地，为了使磁体65的磁通量泄漏达到最小，如在图6A，图6B和图6C所示，适当地在电机中形成销孔61a、桥孔61c，和/或屏障孔63a，从而有利于磁通屏障的设计。

图9是一个曲线图，根据本发明的通量集中型电机和常规表面黏着式永磁型电机的旋转频率的变化，而示出了扭矩的变化。图9示出了与具有相同叠片和体积的常规表面黏着式永磁型电机相比，本发明的通量集中型电机提高了扭矩。即，在初始旋转状态时，常规表面黏着式永磁型电机的扭矩为314kg·cm，而本发明的通量集中型电机的扭矩为346kg·cm，这样就证明了本发明的通量集中型电机的扭矩提高了。

相应地，施加有相同扭矩的载荷，本发明的通量集中型电机减少电机堆叠的厚度和绕组线圈的量，从而减少了电机的总体制造成本。另外，由于在相同扭矩时利用减少堆叠的厚度来使电机小型化是可能的，所以本发明的通量集中型电机在设计滚筒型洗衣机所用的电机时增加了自由度，且易于增加滚筒型洗衣机的容量。

如前面所描述中显出的，本发明提供了一种通量集中型电机，其包括通量集中型转子，所述通量集中型转子包括设置在圆周方向上的多个磁体，由此，所述磁体相同的磁极之间彼此相对，从而防止了所述磁体的磁通的泄漏，由此，与具有相同体积的常规表面黏着式永磁型电机相比，提高了扭矩，降低了制造成本且有助于产品的小型化。

更进一步，由于所述通量屏障安装在电机的转子铁心内，最大限度地防止了所述磁体磁通的泄漏，所以本发明的通量集中型电机由于电机的扭矩的提高，从而提高了电机的总体性能。

虽然本发明公开了用于说明发明目的的本发明的优选实施例，但本领域的技术人员应该理解各种的改进、增加和替代是可能，且没有脱离本发明在所附权利要求中所揭示的范围和精神。

Claims (7)

1.一种通量集中型电机，包括：

环形定子，其中线圈绕在径向设置的多个齿上；及

转子，其位于所述定子的中心，并在圆周方向上有多个磁体，由此，所述磁体相同极性的磁极之间彼此相对，且所述转子由与所述定子的相互作用而旋转；

其中所述转子包括环形转子铁心、从所述转子铁心朝着所述定子突出并径向设置的多个齿、以及设置在所述转子的齿之间的多个磁体；

其中用于防止所述磁体磁通泄漏的桥孔被形成为穿过所述转子的连接相邻齿的部位。

2.根据权利要求1所述的通量集中型电机，其中所述定子包括环形铁心；

其中，多个齿从所述定子的铁心的内圆周表面突出；及

绕在所述定子的对应的齿上的线圈连接到外部电源。

3.根据权利要求2所述的通量集中型电机，

其中用于连接所述定子的凹槽形成在所述定子的环形铁心的外圆周表面上。

4.根据权利要求1所述的通量集中型电机，

其中用于插入导向销的销孔被形成为穿过所述转子的铁心和所述转子的齿之间的连接部位。

5.根据权利要求1所述的通量集中型电机，

其中用于防止所述磁体磁通泄漏的屏障孔被形成为穿过转子的齿的邻近所述转子的铁心的端部。

6.根据权利要求1所述的通量集中型电机，

其中所述转子的铁心由螺旋绕组制成。

7.根据权利要求1所述的通量集中型电机，

其中用于使用铁棒而堆叠多个薄板的导孔穿过所述转子铁心而形成。

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