CN101728889B - 一种电机 - Google Patents

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Abstract

一种电机，包括定子及转子(20)，定子包括外壳(10)和贴靠在外壳内侧的环形磁铁(12)。外壳(10)的径向横截面为圆角多边形，包括若干侧壁(10a～10d)及连接相邻两个侧壁的弧形连接部(11a～11d)。环形磁铁对应于弧形连接部(11a～11d)的部分的厚度大于贴靠侧壁(10a～10d)的部分的厚度，环形磁铁的内侧表面与转子(20)的外侧表面之间存在气隙(123)，环形磁铁的内侧表面为弧面，该弧面中，对应于侧壁(10a～10d)的部分比对应于弧形连接部(11a～11d)的部分径向凸出，使得与侧壁(10a～10d)对应的气隙宽度小于与弧形连接部(11a～11d)对应的气隙宽度。本发明的电机外壳为多边形，方便运输和安装，外壳内的空间利用率高。

Description

一种电机
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种电机的定子结构。
背景技术
图1所示为一种传统的永磁直流电机的截面图，此种电机采用圆柱形的外壳1，转子3安装在圆柱形外壳1内，永久磁铁2固定到圆柱形外壳1内侧并分布在转子3的周围。然而，具有此种外形结构的电机存在以下问题：1)运输过程中容易滚动；2)安装不便，需要额外的定位装置。
图2所示为近年来业界开发的一种方形电机，此种电机采用方形的外壳1’，永久磁铁2’安装于外壳1’内表面的四侧壁，转子3’安装在外壳1’内，永久磁铁2’分布在转子3’周围。此种具方形外壳的电机虽然解决了上述传统圆柱形电机的不足，然而其存在以下问题：1)外壳空间利用率低，四个角处的空间没有得到利用；2)转子外径等于外壳尺寸减去外壳的厚度与永久磁铁的厚度，在要求电机外壳尺寸较小的情况下，转子的外径会受外壳与磁铁厚度的限制。另外，现有的这种方形电机的磁铁与转子之间的气隙是均匀厚度的，磁阻转矩(magnetic detent torque)较大且具有退磁(demagnetisation)风险较高。
因此，有必要开发一种新型的空间利用率高的方形电机。
发明内容
针对上述现有的方形电机外壳空间利用率低的缺陷，本发明提供一种空间利用率高的电机。
为实现本发明目的，本发明提供一种电机，包括定子及位于所述定子内的转子，所述定子包括一个外壳，所述外壳包括若干侧壁及连接相邻的两个侧壁的弧形连接部，所述外壳的径向横截面为圆角多边形；所述定子还包括贴靠在所述外壳内侧的环形磁铁，所述环形磁铁的对应于所述弧形连接部的部分的厚度大于贴靠所述侧壁的部分的厚度，所述环形磁铁的内侧表面与所述转子的外侧表面之间存在气隙，所述环形磁铁的内侧表面为弧面，所述弧面中，与所述侧壁对应的部分比与所述弧形连接部对应的部分径向凸出，使得与所述侧壁对应的气隙宽度小于与所述弧形连接部对应的气隙宽度。
优选地，与所述环形磁铁最厚处对应的气隙最宽，与所述环形磁铁最薄处对应的气隙最窄。
优选地，所述环形磁铁的部分外侧表面与所述弧形连接部或者所处侧壁的内侧表面之间存在空隙。
本发明所举实施例具有的有益效果：电机的外壳为多边形，方便运输和安装；采用了环形的磁铁，方便组装；该环形磁铁中，与弧形连接部对应的部分的厚度大于贴靠侧壁的部分的厚度，有效地利用了外壳内的空间，提高了外壳空间的利用率。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。附图中：
图1为一种传统的直流电机的截面图；
图2为另一种传统的直流电机的截面图；
图3为本发明一实施例的电机的截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述。
图3为本发明一实施例的电机的径向横截面的示意图。如图3所示，该电机包括定子和转子20，定子包括外壳10和安装在外壳内的环形磁铁12，转子20安装在环形磁铁12内，可在定子内转动，图中由虚线表示的圆圈为转子20的外轮廓线。外壳10的径向横截面为一个带圆角的四边形，其包括四个侧壁10a～10d以及四个弧形连接部11a～11d，具体地，弧形连接部11a连接相邻的两个侧壁10a和10b，弧形连接部11b连接相邻的两个侧壁10b和10c，其他依此类推。
如图3所示，环形磁铁12安装在外壳10的内侧，环形磁铁12与弧形连接部11a～11d对应的部分的厚度大于贴靠到侧壁10a～10d的部分的厚度。环形磁铁12环绕在转子20的周围。转子20的外侧表面与环形磁铁12的内侧表面之间存在气隙123以容许转子20相对于定子转动。环形磁铁12的内侧表面为弧面，但是该弧面与转子20的外侧表面的气隙宽度是不一致的，具体地，该弧面中，对应于侧壁10a～10d的位置比对应于弧形连接部11a～11d的位置径向凸出，使得与弧形连接部11a～11d对应的气隙宽度大于与侧壁10a～10d对应的气隙宽度。这种不均匀的气隙设计的一个好处是降低转子20的磁阻转矩(magneticdetent torque)，以及降低退磁(demagnetisation)的风险；另一个好处是使得环形磁铁12的较薄部位(例如与侧壁10a～10d对应的部分)的厚度不会太薄，使环形磁铁12更加坚固，不容易破碎。在一个优选的方案中，与环形磁铁12的最厚处对应的气隙最窄，与环形磁铁12最薄处对应的气隙最宽。
此外，环形磁铁12的外侧表面与弧形连接部11a～11d的内侧表面之间存在着空隙121，类似地，环形磁铁12的部分外侧表面也可以与侧壁连接部10a～10d之间存在空隙122，空隙121和122用于容置粘结剂以将环形磁铁12更牢固地粘到外壳10。另一方面，弧形连接部处存在空隙，也便于将环形磁铁12组装到外壳10的内侧。
作为一种优选方案，弧形连接部11a～11d为均匀厚度(例如1毫米或者0.8毫米的厚度)以便于制造，每一个弧形连接部的圆心偏离转子20的转动中心。例如，如图3所示，弧形连接部11a的圆心O’偏离转子20的转动中心O。这种方案下，弧形连接部11a～11d的曲率比转子20的外侧表面的曲率小，显得较为平滑。
作为另一种改进方案，弧形连接部11a～11d的内侧表面的曲率半径大于环形磁铁12中与各个弧形连接部11a～11d对应的部分的的外侧表面曲率半径。
作为另一种改进方案，弧形连接部11a～11d的内侧表面的曲率半径与环形磁铁12的内侧表面的曲率半径的比值范围是1.1～1.8。在一个优选方案中，弧形连接部11a～11d的内侧表面的曲率半径与环形磁铁12中与侧壁10a～11d对应的部分的内侧表面的曲率半径的比值是11.80/6.84，约等于1.73。
作为另一种改进方案，环形磁铁12关于外壳10的对角线对称，对称中心线经过转子20的转动中心O，且环形磁铁12中与弧形连接部11a～11b对应的部分的内侧表面的曲率半径大于转子20的外侧表面的曲率半径。这种方案中，转子20与环形磁铁12之间的气隙地宽度是不一致的，且靠近弧形连接部11a～11b的气隙宽度小于靠近侧壁10a～10d的气隙的宽度。这种对称性的结构便于制造和组装。
作为另一个优选方案，外壳为均匀厚度(例如都是0.8、0.9或者1毫米的厚度)，以便于加工和制造，以有效地利用外壳内的空间。
作为一种替换方案，弧形连接部11a～11d的厚度大于侧壁10a～11d的厚度，例如，侧壁10a～11d的厚度为1毫米，而弧形连接部11a～11d的厚度为1～1.1毫米。
以上结合附图对本发明进行了阐述。本领域的技术人员应当意识到，本发明的电机的外壳的径向横截面不限于带圆角的四边形例如，本发明的电机的外壳的径向横截面可以是带圆角的五边形、六边形等等。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电机，包括定子及位于所述定子内的转子（20），其特征在于：
所述定子包括一个外壳（10），所述外壳（10）的径向横截面为圆角多边形，所述外壳包括若干侧壁（10a~10d）及连接相邻的两个侧壁的弧形连接部（11a~11d）；
所述定子还包括贴靠在所述外壳（10）内侧的环形磁铁（12），所述环形磁铁（12）的对应于所述弧形连接部（11a~11d）的部分的厚度大于贴靠所述侧壁（10a~10d）的部分的厚度，所述环形磁铁（12）的内侧表面与所述转子（20）的外侧表面之间存在气隙（123），所述环形磁铁（12）的内侧表面为弧面，所述弧面中，与所述侧壁（10a~10d）对应的部分比与所述弧形连接部（11a~11d）对应的部分径向凸出，使得与所述侧壁（10a~10d）对应的气隙宽度小于与所述弧形连接部（11a~11d）对应的气隙宽度，与所述环形磁铁（12）最厚处对应的气隙最宽，与所述环形磁铁（12）最薄处对应的气隙最窄。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述环形磁铁（12）的部分外侧表面与所述弧形连接部（11a~11d）的内侧表面之间存在空隙（121）。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述环形磁铁（12）的部分外侧表面与所述侧壁（10a~10d）的内侧表面之间存在空隙（122）。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述弧形连接部（11a~11d）为均匀厚度，其圆心（O’）偏离所述转子（20）的转动中心（O）。
5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述弧形连接部（11a~11d）的内侧表面的曲率半径大于所述环形磁铁（12）的与所述弧形连接部对应的部分的外侧表面的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述弧形连接部（11a~11d）的内侧表面的曲率半径与所述环形磁铁（12）的内侧表面的曲率半径的比值范围是1.1~1.8。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电机，其特征在于，所述外壳为均匀厚度。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的电机，其特征在于，所述弧形连接部（11a~11d）的厚度大于所述侧壁（10a~10d）的厚度。
9.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述外壳的径向横截面为圆角四边形。
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