CN102377257B - 无刷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无刷电机，包括定子和可旋转地安装到定子内的转子；所述定子包括定子铁芯(10)和绕组(14)，定子铁芯(10)包括轭部(11)以及从轭部(11)向内伸出的若干齿(12)，所述绕组(14)缠绕到齿身，所述绕组为集中式绕组；所述转子包括转轴(21)、固定到转轴的转子铁芯(22)以及嵌入到转子铁芯的若干磁铁(35)，所述磁铁(35)为平板状沿着转子的径向延伸。本发明的无刷电机具有噪音小、磁场分布均匀、电磁震动小的优点。

Description

无刷电机
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及无刷电机。
背景技术
无刷电机包括定子和转子，定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯包括环形的轭部以及从轭部向内伸出的齿，绕组缠绕到齿上。转子包括转轴、固定到转轴上的转子铁芯、以及固定到转子铁芯的磁铁。转子通过转轴可转动地安装到定子内。电机通电时，转子在定子绕组的电磁感应下转动。
现有的无刷电机的一个问题是定子铁芯容易出现磁饱和，增加了电机的控制难度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改善磁路的无刷电机。该无刷电机包括定子和可旋转地安装到定子内的转子；所述定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯包括轭部以及从轭部向内伸出的若干齿，所述绕组缠绕到齿身，所述绕组为集中式绕组；所述转子包括转轴、固定到转轴的转子铁芯以及嵌入到转子铁芯的若干磁铁，所述磁铁为平板状沿着转子的径向延伸。
作为一种优选方案，相邻的两块磁铁共同形成一个磁极，所述转子共具有10个磁极；所述定子具有12个齿。
作为一种优选方案，所述轭部的径向厚度与齿身宽度的比值范围是0.4至0.7。
作为一种优选方案，所述转子铁芯具有通孔位于两相邻的磁铁之间。
作为一种优选方案，所述通孔位于所述两相邻的磁铁之间的中间位置。
作为一种优选方案，两相邻的齿所形成的线圈槽的开口宽度小于所述磁铁的厚度。
作为一种优选方案，所述转子铁芯包括内环、外环以及若干连接部用于连接所述内环和外环，所述内环固定到所述转轴，所述外环嵌装有所述磁铁。
作为一种优选方案，所述连接部沿着转子径向正对着所述通孔。
作为一种优选方案，所述连接部的最小宽度是转子外径的0.1至0.15倍。
作为一种优选方案，定子铁芯的外径与转子铁芯的外径的比值是0.55至0.75。
作为一种优选方案，所述轭部的径向厚度与齿身宽度的比值范围是0.51至0.57。
作为一种优选方案，所述绕组形成三相，每相包括若干对线圈元件，每对线圈元件分别以相反的方向缠绕在相邻的两个齿上。
本发明的实施例中，对电机进行了优化，磁路分布更加均匀，提高了磁场的利用率，改善了电机的性能；此外，磁铁嵌入到转子铁芯而不是贴到转子铁芯的外周表面，避免了磁铁脱落的缺陷。
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是本发明一实施例提供的无刷电机的示意图；
图2是无刷电机的定子和转子的平面示意图；
图3是转子的平面示意图；
图4是定子的平面示意图；
图5是定子绕组的示意图；
图6是定子铁芯和转子铁芯的磁力线分布示意图。
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。
参考图1至图4，本发明一实施例提供的无刷电机，包括定子和转子。定子包括定子铁芯10、绕组14、分别安装到定子铁芯10两端的端盖15和16等。定子铁芯10由若干芯片沿电机轴向层叠而成，定子铁芯10包括环形的轭部11以及从轭部11向内伸出的12个齿12。绕组14为集中式绕组，包括12个线圈元件，每个线圈元件缠绕到对应齿12的齿身。参考图4，为了优化磁路以改善电机的性能，轭部11的径向厚度Y与齿身的周向宽度T的比值范围是0.4至0.7，优选0.51至0.57。本发明的一个实施例中，电机轭部11的径向厚度Y是5毫米(mm)，齿身的宽度T是9毫米(mm)，两者的比值是0.56。
转子20包括转轴21、固定到转轴21的转子铁芯22、嵌入到转子铁芯22的磁铁35、以及固定到转子铁芯22两轴端的盖板37。转子20通过转轴21可旋转地安装到定子，转轴21两端分别由安装到端盖15、16的轴承支撑。磁铁35为平板状，沿电机轴向嵌入到转子铁芯22，并沿着转子的径向延伸，磁铁35的中心线与转子径向基本重合。
参考图3，磁铁35沿着其厚度方向极化，相邻的两块磁铁35的相邻表面具有相同极性以便于由该两块磁铁共同形成一个磁极，例如，磁铁的表面35a为N极，表面35b为S极。本实施例中，转子共具有10块磁铁35，这10块磁铁沿着转子的周向排列，并在转子上形成10个磁极。
再次参考图3，转子铁芯22包括内环23、外环27以及若干连接部26用于连接内环23和外环27。本实施例中转子铁芯22由若干芯片沿着电机轴向层叠而成，对于每个芯片，内环23、外环27和连接部26一体成型。其中，内环23固定到转轴21，而磁铁35嵌装到外环27。内环23还具有10个凸块24分布在内环23的外周，每个凸块24抵顶到对应的磁铁35的径向内端。外环27还具有10个通孔28，每个通孔28位于对应的两相邻磁铁35之间。通孔28还可以用作装配孔，并能够减轻转子的重量，从而改善电机的性能。
参考图3和图6，优选地，通孔28位于两相邻的磁铁35之间的中间位置，以将磁力线平分到该两块磁铁；而连接部26沿着转子径向正对着通孔28，以减少通过连接部26的磁力线。另一方面，连接部26与凸块24交替排列，内环23、外环27与对应的连接部26、凸块24之间具有若干通孔25，通孔25的磁阻较大，从而防止磁力线经由通孔25从外环27泄露到内环23。本实施例中，连接部26为条状，沿着转子径向延伸。为了便于说明，连接部26沿转子轴向的尺寸定义为连接部26的高度，沿转子径向的尺寸定义为连接部26连接部26的长度，沿转子周向的尺寸定义为连接部26的宽度。连接部26的宽度优选为转子外径的0.1至0.15倍，这种设计下，连接部26容易达到磁饱和以减轻磁力线的泄漏，且具有足够的机械强度以防止转子铁芯变形。实践表明，连接部26的宽度优选为转子外径的0.1至0.15倍，尤其适用于转速范围在3000转/分钟至20000转/分钟的电机。
进一步地，通孔28的孔壁到磁铁35的最小距离大于连接部26的宽度，该最小距离优选为连接部26的宽度的1.1至3倍。磁铁35应尽可能地沿径向跨越外环23，使尽可能多的磁力线穿过磁铁35，以提高磁力线的利用率。本实施例中，外环23的外周还具有10个切口29以分别露出该10个磁铁35的外端，从而进一步提高磁力线的利用率。
参考图3和图4，定子的齿12之间形成绕线槽用于收容绕组14。本实施例中，线圈槽的开口宽度S小于磁铁35的厚度M。
参考图5，本实施例中，定子绕组14包括12个线圈元件，这12个线圈元件分别缠绕到定子的12个齿12a～121。这12个线圈分成三相，即U相、V相和W相。每相包括两对线圈元件，每对线圈元件分别以相反的方向缠绕在相邻的两个齿上。例如，U相包括两对线圈元件，这两对线圈基本位于定子的一个直径上；其中一对线圈元件分别缠绕齿12a和12b，其中，齿12a上的线圈元件为顺时针绕制，齿12b上的线圈元件为逆时针绕制；另一对线圈元件分别缠绕齿12g和12h，其中，齿12g上的线圈元件为逆时针绕制，齿12l上的线圈元件为顺时针绕制。类似地，V相包括两对线圈元件，分别缠绕齿12c、12d以及齿12i、12j；W相包括两对线圈元件，分别缠绕齿12e、12f以及齿12k、12l。本实施例中，这三相采用星型接线法，即，U相的尾端No、V相的尾端No、W相的尾端No连接在一起。
上述实施例中，本实施例中，定子铁芯的外径与转子铁芯的外径的比值范围是0.55至0.75，优选0.65。上述结合优选实施例对本发明进行了阐述，本发明的无刷电机尤其适用于脱水机或者烘干机中。应当意识到，本发明不局限于上述的实施方式。例如，定子的齿数不局限于12个，转子的磁极数不局限于10个，定子铁芯和转子铁芯也不局限于使用芯片层叠而成。
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 (8)

1.一种无刷电机，包括定子和可旋转地安装到定子内的转子，所述定子包括定子铁芯(10)和绕组(14)，定子铁芯(10)包括轭部(11)以及从轭部(11)向内伸出的若干齿(12)，所述绕组(14)缠绕到齿身，所述绕组为集中式绕组；所述转子包括转轴(21)、固定到转轴的转子铁芯(22)以及嵌入到转子铁芯的若干磁铁(35)，所述磁铁(35)为平板状沿着转子的径向延伸，所述转子铁芯包括内环(23)、外环(27)以及若干连接所述内环和外环的连接部(26)，所述内环固定到所述转轴，所述外环嵌装所述磁铁(35)，其特征在于：
所述转子铁芯(22)具有设置于两相邻的磁铁之间的中间位置的中空的通孔(28)，所述通孔(28)的横截面为长条形，所述连接部(26)沿着转子径向与通孔(28)对齐，通孔(28)的孔壁到相邻对应磁铁(35)的最小距离为连接部(26)的宽度的1.1至3倍。
2.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，所述外环(27)的外周还具有多个切口(29)以分别露出所述磁铁(35)的外端。
3.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，相邻的两块磁铁(35)共同形成一个磁极，所述转子共具有10个磁极；所述定子具有12个齿。
4.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，所述轭部(11)的径向厚度与齿身宽度的比值范围是0.4至0.7。
5.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，两相邻的齿(12)所形成的线圈槽的开口宽度小于所述磁铁(35)的厚度。
6.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，定子铁芯的外径与转子铁芯的外径的比值是0.55至0.75。
7.根据权利要求1所述的无刷电机，其特征在于，所述轭部(11)的径向厚度与齿身宽度的比值范围是0.51至0.57。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的无刷电机，其特征在于，所述绕组(14)形成三相，每相包括若干对线圈元件，每对线圈元件分别以相反的方向缠绕在相邻的两个齿上。
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