CN101834503B

CN101834503B - 一种永磁电机

Info

Publication number: CN101834503B
Application number: CN 200910105950
Authority: CN
Inventors: 秦锐锋; 梁吉玉; 王迪
Original assignee: Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: CN101834503A

Abstract

本发明提供一种永磁电机，包括壳体和安装在壳体内侧的磁铁，其特征在于：所述壳体的径向横截面包括n个连接部和n个角部，n为大于或等于3的整数，每个连接部连接相邻的两个角部，每个角部连接相邻的两个连接部，每个连接部的中间部分均相对于两端向外凸出形成圆弧，相邻的两个连接部的圆心不重合；所述磁铁安装在角部。优选地，所述角部为圆弧，角部的弧长小于相邻的连接部的弧长，角部的圆弧半径与连接部的圆弧半径的比值为1％～80％。所述壳体和磁铁可以作为电机的定子或者外转子。与现有的圆形直流电机相比，在性能相同的情况下，本发明的电机具有更小的震动和噪音，具有更小的体积和更高的功率密度。

Description

一种永磁电机

技术领域

本发明涉及一种永磁电机，尤其涉及永磁直流有刷电机(PMDC)或者无刷直流电机(BLDC)的壳体和磁铁。

背景技术

图8所示为一种传统的永磁直流电机的截面图，这种电机包括定子和转子，定子包括圆柱形的壳体1’、安装壳体内的磁铁2’。转子3’安装在圆柱形壳体1’内，可相对于定子转动。这种电机结构较为简单，但是，这种圆柱形的电机在运行时或者在受到外部的激振力时有较大的震动幅度以及较大的噪音。

此外，电机的趋势是性能等同的前提下体积越来越小、越来越薄。也就是说，要求电机具有更高的功率密度，所谓功能密度，就是电机额定功率与电机体积的比值。现有的这种圆柱形的电机的功率密度也有待改善。

因此，亟需振动噪音较小、输出功率较大的电机。

发明内容

本发明的目的是提供一种低噪音的永磁电机。本发明提供永磁电机包括壳体和安装在壳体内侧的磁铁，其中：所述壳体的径向横截面包括n个连接部和n个角部，n为大于或等于3的整数，每个连接部连接相邻的两个角部，每个角部连接相邻的两个连接部，每个连接部的中间部分均相对于两端向外凸出形成圆弧，相邻的两个连接部的圆心不重合；所述磁铁安装在角部。

作为一个优选方案，所述角部为圆弧状，角部的弧长小于相邻的连接部的弧长，角部的圆弧半径与连接部的圆弧半径的比值为1％～80％。

在一个实施例中，所述壳体和磁铁作为定子，所述永磁电机的转子安装在定子内；磁铁的内表面为弧面，磁铁与转子之间的气隙厚度是均匀的。

本发明具有以下有益效果：与性能相同的圆柱形电机相比，本发明的电机壳体包括若干个角部和弧形的连接部，在电机运行时或者受到外部激振力的情况下，具有较小的振动和较低的噪音。

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

附图中：

图1是本发明第一实施例的电机的分解示意图；

图2是图1所示电机的定子的径向横截面的示意图；

图3是图1所示电机和传统的圆柱形电机的定子的径向横截面的比较示意图；

图4是三种电机定子的径向横截面示意图，其中电机X是传统的圆柱形电机，电机Y是一种方形电机，电机Z是本发明的电机；

图5是图4所示三种电机在0-20000赫兹下振动的有限元分析(FEA)的振动比较结果；

图6是图4所示三种电机在0-10000赫兹下振动的有限元分析(FEA)的振动比较结果；

图7是本发明另一种实施例的电机定子的径向横截面的示意图；

图8是现有的一种圆柱形的直流电机的径向横截面的示意图。

具体实施方式

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。

图1是本发明一个实施例的电机的分解示意图。该电机包括定子和转子，定子包括中空的柱状壳体1、磁铁2、端盖4等。磁铁2安装在壳体1的内侧，转子3安装在定子内，定子壳体1两端的端盖支承转子3的转轴，使得转子3可相对于定子转动。

图2是图1所示电机的定子的径向横截面的示意图。参考图1和图2，电机的壳体1的径向横截面包括四个连接部12、14、16、18以及四个角部11、13、15和17，每个角部连接相邻的两个连接部，每个连接部两端连接到角部。例如，角部13连接相邻的两个连接部12和14，而连接部12的两端分别连接角部11和13。

每个连接部的中间部分均相对于其两端部分向外凸出，形成弧面状；相邻的两个连接部的圆心不重合。在本实施例中，每个角部都是圆弧状，构成相邻的两个连接部的圆角，每个角部的弧长都小于连接部的弧长，每个角部的圆弧半径都小于与相邻的连接部的圆弧半径。例如，角部11的圆弧半径A小于连接部18的圆弧半径B。更具体地，本实施例中，每个连接部的圆弧半径都大于转子的半径，每个连接部的圆心都偏离电机的中心；每个角部圆弧半径都小于转子的半径，优选地，角部的圆角半径与连接部的弧面半径的比值在1％～80％的范围。

参考图2，对角处的外径(例如角部11和15)是电机的最大外径C，而相对的连接部(例如连接部14和18)的距离就是电机的最小外径D。磁铁2安装在电机的最大外径处的壳体内侧，以有效地利用壳体内的空间。在本实施例中，磁铁2安装在角部11、13、15和17处的内侧，磁铁2的内表面(朝向电机转子3的表面)为弧面，磁铁2的内表面和电机转子3之间具有气隙(airgap)，在本实施例中，磁铁2和电机转子3之间的气隙厚度是均匀的，定子的壳体1的厚度也是均匀的，即角部11、13、15、17和连接部12、14、16、18的壁厚是相同的。

作为一种替换的方案，磁铁和转子之间的气隙可以是不均匀的，例如，磁铁最厚处对应的气隙厚度大于磁铁最薄处对应的气隙厚度，或者磁铁最厚处对应的气隙厚度小于磁铁最薄处对应的气隙厚度。这种不均匀的厚度有利于降低磁铁的退磁风险。作为另一种替换方案，定子的壳体1的厚度可以是不均匀的，例如，角部11、13、15、17处的壁厚可以小于或者大于连接部12、14、16、18的壁厚。

图3是传统的圆柱形电机X和本发明的电机Z的定子的径向横截面的示意图，电机X和电机Z性能相同，电机Z的最大外径(也就是相对的两个角部的距离)约等于电机X的直径E，电机Z的最小外径D小于电机X的直径E，可以推算出电机Z的径向横截面的面积小于电机X的，从而推算出电机Z的体积小于电机X的体积。所以，与传统的圆柱形电机相比，本发明的电机C具有更高的功率密度。因此，在性能相同的情况下，实施本发明，可以使得电机具有更小的体积。

图4是三种电机的径向横截面示意图，其中电机X是传统的圆柱形电机，电机Y是一种方形电机，电机Z是本发明的电机。电机Y记载在2008年9月23日申请的中国专利申请CN 200810216336.6中。在有限元分析(FEA)中，在装有磁铁的地方向每个电机施加4个激振力，每个电机收到的激振力大小相同，方向相似。有限元分析的对比结果如图5和图6所示。

图5是图4所示三种电机在频率为0-20000赫兹下振动的有限元分析(FEA)结果比较，其中，横坐标表示频率(单位：赫兹)，纵坐标表示电机的振幅(单位：毫米/平方秒)。如图5所示，本发明的电机Z在整个频率范围内具有更小的振幅，具有更小的噪音。

图6是图4所示三种电机在频率为0-10000赫兹下振动的有限元分析(FEA)结果比较。如图6所示，本发明的电机Z在整个频率范围内具有更小的振幅，具有更小的噪音。

图7是本发明另一个实施例的电机定子的横截面的示意图。本实施例与图2所示的实施例的区别在于，本实施例的角部11、13、15和17不是圆角，而是直的切边(也称为连接边)，该切边构成相邻的两个连接部的倒角。例如，角部13构成相邻的两个连接部12、14的倒角。在本实施例中，切边的周长小于连接部的弧长。

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。例如，电机的壳体的横截面可以包括3个连接部和3个角部，或者是n个连接部和n个角部，其中，n为大于3的偶数。

此外，上述的壳体和磁铁构成的磁铁组件，可以作为电机的定子，也可以作为电机的外转子。如果上述磁铁组件作为电机的外转子，那么，电机定子就安装在所述磁铁组件内，被磁铁组件包围。

Claims

1.一种永磁电机，包括壳体和安装在壳体内侧的磁铁，其特征在于：所述壳体的径向横截面包括n个连接部和n个角部，n为大于或等于3的整数，每个连接部连接相邻的两个角部，每个角部连接相邻的两个连接部，每个连接部的中间部分均相对于其两端向外凸出形成圆弧状，相邻的两个连接部的圆心不重合；所述磁铁安装在角部，所述角部沿所述壳体周向上的长度小于所述连接部沿所述壳体周向上的长度。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述角部呈圆弧状，角部的弧长小于相邻的连接部的弧长。

3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，角部的圆弧半径与连接部的圆弧半径的比值为1%～80%。

4.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述角部为切边，所述切边形成相邻的两个连接部的倒角。

5.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，n等于3、4、6或者8。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的永磁电机，其特征在于，所述壳体和磁铁作为外转子，所述永磁电机的定子安装在外转子内。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的永磁电机，其特征在于，所述壳体和磁铁作为定子，所述永磁电机的转子安装在定子内。

8.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，磁铁的内表面为弧面，磁铁与转子之间的气隙厚度是均匀的。

9.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，磁铁的内表面为弧面，磁铁和转子之间存在气隙，磁铁最厚处对应的气隙厚度大于或者小于磁铁最薄处对应的气隙厚度。

10.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，所述连接部的圆弧半径都大于电机转子的半径，连接部的圆心都偏离电机的中心。