CN100541987C - 电机 - Google Patents

Abstract

公布了一种电机，更确切地说，一种电机的转子结构，包括：一个包含有多个齿和绕组的定子，绕组绕在齿上，通过施加电源而产生旋转磁通；转轴；可旋转地安装在定子上的转子，转子包括一个转轴插入孔，转轴可由此插入并固定，其中，转子包括多个沿径向以转轴插入孔为中心对称排列的‘V’形或‘U’形永久磁铁插入槽，永久磁铁插入并固定在各自的永久磁铁插入槽内，在转子的外圆周表面上还具有多个气隙扩张部分，定子齿的气隙在此扩张。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机，尤其涉及电机的转子结构。

背景技术

通常来说，无刷直流(BLDC)电机去掉了直流电机的电刷和换向器，而安装了不会产生机械和电噪声的电子整流装置。因此，可以制造具有从低到高多种转速的电机，也可以制造具有多电极，具有稳定的转矩，长寿命的电机。

图1显示了传统型无刷直流电机的纵向剖视图，图2是沿II-II线的剖视图，图3是图1所示电机的磁通密度分布简图。

如图1所示，传统型无刷直流电机包括：一个具有内部空间的壳体11；一个机壳10，其上有一个端盖12，用来盖住壳体11的开口部分，轴承13和14安装在其中心部位；一个固定安装在机壳10上的定子20；一个可旋转地插入定子20内的转子30；一个固定地压入转子30内的转轴40，转轴40分别可旋转地插入轴承13和轴承14，以将转子30的旋转力传输到外部。

如图2所示，定子20包括一个定子铁芯26和绕24。定子铁芯26包括有很多突出排列在其内圆周表面上的齿21，排列在齿21之间的狭槽22，和排列在齿端25间的狭槽开口部分23，齿端25突出地形成在齿21的末端。绕组24绕在定子铁芯26的齿21上。

转子30包括一个位于其中心的转轴插入孔31，转轴40通过该孔固定地压入。另外，转子铁芯36用铆钉通过铆钉孔35层迭并连接，使两个磁体中心在转轴插入孔31的外侧成直角相互交叉。转子铁芯36上有四个沿径向以转轴40为中心对称排列的‘V’形磁铁插入槽32，每个槽可安装两个以各自磁体中心对称的永久磁铁。

永久磁铁33成对插入磁铁插入槽32的末端，具有相同的极性，并与插入到相邻磁铁插入槽32内的另外一对永久磁铁33安装成相反的极性。

凹槽34沿径向排列在磁铁插入槽32的末端周围，以疏散永久磁铁33的磁通密度。

在具有上述结构的传统型无刷直流电机中，当通过电源施加电路(未显示)对绕在定子20的每个齿21上的绕组24顺序地施加电源时，每个齿21上N极和S极交替出现，转子30由齿21和与定子20的齿相邻的转子30上的永久磁铁33之间的磁通带动旋转。

此时，插入到排列在转子30上的磁铁插入槽32内从而在其两端具有相同极性的两个永久磁铁33和与之相邻的齿之间的相互作用，以下参照图3进行详细描述。

当永久磁铁33具有N极极性的一端和具有相同极性，即N极极性的齿21在磁铁插入槽32的端部彼此相邻时，磁力排斥，而产生相互排斥的斥力。另外，当永久磁铁33具有N极极性的端部和具有相反极性，即S极极性的齿21彼此相邻时，产生励磁磁通(a)，磁通密度(b)集中而产生引力。

齿21的极性可以通过绕在定子铁芯26上的绕组24的电流而进行改变，通过改变极性，与相邻的永久磁铁33间可产生斥力或引力。另外，当沿转子铁芯36的切线方向施加斥力或引力时，转子30即可平稳地进行旋转。

但是，在齿21具有与磁铁插入槽32端部的永久磁铁33相反极性的齿端部分，磁通会集中而产生尖峰磁通，从而会产生中断转子30旋转的径向方向上的冲击力。

另外，转子30旋转时，由于齿21的齿端25上磁通增加而产生的径向方向上的冲击力也会引起振动，因此产生了振动噪声。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种通过限制在转子和定子的齿周围产生冲击力而达到振动小，噪声低的电机。

为达到本发明的目的，如这里所体现并广泛描述的那样，本发明提供的电机包括：定子，其具有多个齿，和绕在齿上，通过施加电源而产生旋转磁通的绕组单元；转轴；可旋转地安装在定子上的转子，转子包括一个转轴插入孔，转轴可通过该孔插入固定，其中，转子包括有多个沿径向方向围绕转轴插入孔布置的‘V’形永久磁铁插入槽，永久磁铁插入固定在各自的永久磁铁插入槽内，还有多个气隙扩张部分排列在转子的外圆周表面上，定子的齿的气隙在上面扩张。

通过下面的详细描述，并结合附图，本发明的上述及其它目的、特征、方面和优点会变的更加明显。

附图说明

附图帮助更好地理解本发明，并在此结合构成本申请的一部分，附图说明本发明的实施例并和说明书一起解释本发明的原理，附图中：

图1是传统型无刷直流电机的纵向剖视图；

图2是图1所示沿II-II线的剖视图；

图3是图1所示电机的磁通密度分布图；

图4是依据本发明的电机剖视图；

图5是图4所示电机的转子铁芯的几何视图；

图6是图5所示A部分的放大图；

图7是依据本发明的电机磁通和传统型电机的磁通比较图表。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的优选实施例。为了方便起见，与传统型相同的部件用相同的标号表示。

图4是依据本发明的电机剖视图，图5是图4所示电机的转子铁芯的几何视图，图6是图5所示A部分的放大图。

如上述图所示，依据本发明的电机包括：一个包括多个齿21和绕在齿21上的绕组24的定子20，绕组24通过施加电源而产生旋转磁通；一个转轴400；一个可旋转地安装在定子20上的转子300，转子300包括一个转轴插入孔310，转轴400可以插入固定在其中。

依据本发明的电机包括一个机壳10，定子20固定在机壳10上，机壳10有一个转轴支撑部分，转轴400可旋转地固定在其中。

另外，机壳10在其一侧具有开口部分，还具有一个遮盖住开口部分并包含一个转轴支撑部分的端盖12，通过此转轴支撑部分，转轴400的一侧可旋转地固定。

转轴支撑部分可以实施为多种形式，但通常使用轴承13和14来作为转轴支撑部分。转轴400将由定子20和转子300之间的相互作用而产生的旋转力传输到外界。

依据本发明的电机是通常意义上的无刷直流电机，绕组24以集中绕组方法绕在定子20的齿21上。

转子30包括多个沿转轴400的径向围绕转轴插入孔310排列的永久磁铁插入槽320，永久磁铁330插入固定在各自的永久磁铁插入槽320内。另外，还有多个气隙扩张部分500排列在转子300的外圆周表面上，定子20的齿21的气隙在此扩张。

定子20包括定子铁芯26和绕组24。定子铁芯26包括有多个突出排列在其内圆周表面上的齿21，排列在齿21之间的狭槽22，和排列在齿端25间的狭槽开口部分23，齿端25突出地形成在齿21的末端。绕组24集中地绕在定子铁芯26的齿21上。

如图5所示，转子300通过转子铁芯360迭片而构成。每个转子铁芯360包括：一个转轴插入孔310，转轴400通过该孔固定压入，安装在其中心位置；和四个‘V’形或‘U’形磁铁插入槽330，其内插入永久磁铁320，磁铁插入槽330沿转轴400的圆周方向排列在转轴插入孔310的外侧，且各自以相互成直角交叉的两条磁极中心线(x-x，y-y)对称分布。转子铁芯360用铆钉等通过铆钉孔350固定连接。

永久磁铁330是成对的，各对永久磁铁插入各自的永久磁铁插入槽320内，永久磁铁插入槽320末端的每对永久磁铁的端部具有相同的极性(N极或S极)，且与插入到相邻的磁铁插入槽320内的相邻一对永久磁铁330具有相反的极性。

另外，在本发明的这个实施例中实施为四个永久磁铁插入槽320，但是，槽320的数量可根据所需要的功能进行确定。

另外，永久磁铁插入槽320沿径向以转轴400为中心排列，特别地，永久磁铁插入槽以转轴的径向(x或y)延长线相互中心对称排列。

另外，凹槽340沿径向排列在磁铁插入槽32的末端周围，以疏散永久磁铁330的磁通密度。

如图5和图6所示，气隙扩张部分500位于各个永久磁铁插入槽320两端之间的铁芯外圆周表面上，靠近位于转子300的旋转方向(图5中的顺时针方向)上的插入槽一侧。

另外，气隙扩张部分500由切削掉转子300的一部分而成，也就是，转子铁芯360的圆周表面切削成直线形状。

特别地，如图5所示，气隙扩张部分500分别排列在位于旋转方向一侧的永久磁铁330b附近，位于构成永久磁铁330的永久磁铁330a和永久磁铁330b之间。更为优选的，如果位于永久磁铁插入槽320两端之间的转子300的圆周表面被分为两部分360a和360b，则气隙扩张部分500位于转轴400旋转方向上的360b边。

依据本发明具有上述结构的电机的操作和效果将在下面进行描述。

如果通过电源施加电路(未显示)对绕在定子20的齿21上的绕组顺序地施加电源，则每个齿21上N极和S极交替出现，相应地，转子300由定子20的齿21和与齿21相邻的转子300上的永久磁铁330之间的磁通带动旋转。

如果永久磁铁330与定子20的齿21具有相反极性的一端与固定转子300的圆周表面相邻，则永久磁铁产生励磁磁通，磁通密度集中在齿21的齿端25上。此时，相应于齿21上的齿端25，由切削掉转子300外圆周表面的一部分而形成气隙扩张部分500以扩张气隙，从而降低了转子300由于磁通尖峰而产生的沿径向的冲击力。

图7是依据本发明的电机磁通和传统型电机的磁通比较图表。如图所示，依据本发明中的电机转子300外圆周表面具有多个气隙扩张部分500，与传统型电机的磁通密度①相比，相对于转子300的旋转角度，在定子20的齿21的气隙周围，本发明的磁通密度②降低了磁通尖峰，且波长近似于正弦波。

因此，降低了由于磁通密度集中产生的磁通尖峰而引起的转子径向上的冲击力，相应地，也降低了转子工作时产生的振动和振动噪声。

在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以实施为多种形式，还应该理解，除非另外特别说明，以上实施例不限于上述的任何细节，而应在权利要求所限定的精神和范围内广义地解释，因此，所附的权利要求涵盖所有落在权利要求的界限或其等同物内的变化和改进。

Claims (10)

1.一种电机，包括：

定子，其具有多个齿和绕在齿上的绕组，绕组通过施加电源而产生旋转磁通；

转轴；以及

可旋转地安装在定子上的转子，转子包括一个转轴插入孔，转轴可以插入固定在其中，

其中，转子具有多个围绕转轴插入孔沿径向分布的‘V’形或‘U’形永久磁铁插入槽，永久磁铁分别插入并固定在各自的永久磁铁插入槽内，还有多个气隙扩张部分，形成在位于每个永久磁铁插入槽两端之间的转子的外圆周表面上，靠近位于转子的旋转方向上的永久磁铁插入槽一侧。

2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述的电机是无刷直流电机。

3.根据权利要求1所述的电机，其中，绕组以集中绕组方式绕在所述的齿上。

4.根据权利要求1所述的电机，其中，气隙扩张部分是通过将转子的外圆周表面的一部分切削成直线形状而形成。

5.根据权利要求1所述的电机，其中，永久磁铁插入槽关于转轴的径向延长线中心对称。

6.根据权利要求1所述的电机，其中，转子由多个铁芯迭片而成。

7.根据权利要求1所述的电机，其中，永久磁铁是成对的，每对永久磁铁各自插入永久磁铁插入槽内，使得永久磁铁插入槽的两端具有相同的极性。

8.根据权利要求1所述的电机，其中，永久磁铁插入永久磁铁插入槽内，使得永久磁铁插入槽的末端与相邻的磁铁插入槽的末端具有相反的极性。

9.根据权利要求1所述的电机，包括一个机壳，机壳包括固定安装在其中的定子和一个转轴支撑部分，转轴可旋转地安装在其中。

10.根据权利要求9所述的电机，其中，机壳在其一侧具有开口部分，还具有一个遮盖住开口部分并在其中心部位具有所述转轴支撑部分的端盖，转轴的一侧可旋转地固定在转轴支撑部分内。

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