CN104506009A - 无刷电动机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电机结构技术领域，公开了一种无刷电动机，定子组件具有空腔，转子组件可旋转安装在空腔内；定子组件包括一端设有开口的底座、定子绕组和定子铁芯，底座开口的底部朝向开口处设置有中空的圆柱形凸台，定子铁芯位于开口内且垂直固定于凸台的外侧壁上，定子铁芯上具有多个定子槽，各定子槽内均缠绕有定子绕组；转子组件包括前盖和转轴，前盖的中心开设有用于安装转轴的通孔，转轴的一端固定连接于通孔内，另一端经由凸台的中空通道延伸穿出底座；前盖内侧与定子铁芯相对的端面上设置有多个钕铁硼磁极，底座罩设于各磁极的外周。本发明提供的无刷电动机，其体积小、能效高、力矩大、齿槽转矩小、灵敏度高，提高了照片拍摄的质量。

Description

无刷电动机

技术领域

本发明属于电机结构技术领域，尤其涉及一种低齿槽效应永磁无刷电动机。

背景技术

永磁无刷电机拥有高的能量转换效率，优良的动、静态调速特性，较高的反应灵敏度，且结构简单、运行可靠、易于控制等优点，使其应用从军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。

在人们的生活条件不断提高的背景下，拍照、摄影等已经深入到每个家庭，对拍摄的质量要求也越来越严苛。现有的摄像设备中，都会使用到无刷电机，因而，无刷电机反应的灵敏性、转动的平稳性以及能效等性能，均影响着照片拍摄的质量。而现有的无刷电机存在体积较大、能效低、力矩较小、齿槽转矩大、灵敏度低等缺陷，造成照片拍摄的质量不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种无刷电动机，其体积小、能效高、力矩大、齿槽转矩小、灵敏度高，提高了照片拍摄的质量。

本发明的技术方案是：一种无刷电动机，包括定子组件和转子组件，所述定子组件具有容纳所述转子组件的空腔，所述转子组件可旋转安装在所述空腔内；所述定子组件包括一端设有开口的底座、定子绕组和定子铁芯，所述底座开口的底部朝向开口处设置有中空的圆柱形凸台，所述定子铁芯位于所述开口内且垂直固定于所述凸台的外侧壁上，所述定子铁芯上具有多个定子槽，各所述定子槽内均缠绕有所述定子绕组；所述转子组件包括前盖和转轴，所述前盖的中心开设有用于安装所述转轴的通孔，所述转轴的一端固定连接于所述通孔内，另一端经由所述凸台的中空通道延伸穿出所述底座；所述前盖内侧与所述定子铁芯相对的端面上，根据定子槽的个数并按照通过增大与其最小公倍数的关系设置有多个钕铁硼磁极，所述底座罩设于各所述磁极的外周。

具体地，各所述磁极均匀圆周阵列分布，且一端垂直固定于所述前盖的内侧壁上。

进一步地，所述前盖的内侧壁上还连接有导磁环，所述导磁环垂直固定于所述前盖内侧壁的边缘处，各所述磁极均固定连接于所述导磁环的内侧壁上，且与所述定子铁芯之间具有转动间隙，相邻两所述磁极之间的极性相反。

具体地，所述前盖上设置有用于安装固定所述磁极的分隔槽，所述磁极的一端插设于所述分隔槽内。

具体地，所述定子槽个数为24，所述磁极的个数为22。

具体地，所述定子槽开口的宽度为0.5～2mm。

优选地，所述定子槽开口的宽度为0.7mm。

具体地，所述转轴中心与所述底座中心同轴设置，且通过两轴承与所述底座转动连接，两所述轴承固定设置在所述凸台的两端。

进一步地，所述底座上还设置有法兰，所述法兰上开设有用于安装固定电机的安装孔。

本发明提供的一种无刷电动机，通过在底座的轴心处设置有与其同轴且中空的圆柱形凸台，并将定子铁芯垂直固定安装在凸台的外侧壁上，同时，前盖的端面上根据定子槽的个数并按照通过增大与其最小公倍数的关系，而设置有多个钕铁硼磁极，底座罩设于各磁极的外周，而且将设置在前盖轴心处的转轴经由凸台的圆心延伸穿出至底座的外侧。通过这样的设置，提高了电动机结构的紧凑性，电机体积小，而且采用高磁能积的钕铁硼磁极，以及使用磁极和定子槽个数的关系组合，增大最小公倍数方法来增大齿槽转矩的周期数，减小齿槽转矩的振幅，电机转动平稳，控制灵敏度高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的无刷电动机的剖面示意图；

图2是本发明实施例提供的无刷电动机的另一剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种无刷电动机，包括定子组件(图中未标示)和转子组件(图中未标示)。由于本实施例中的电动机为外转子电机，因而电动机的转子组件设置在定子组件的外侧，且能够相对定子组件转动。

具体地，如图1和图2所示，定子组件具有一端开口的中空结构，包括可容纳转子组件的空腔，转子组件安装在空腔内，并可在空腔内转动。定子组件包括底座11、定子绕组12和定子铁芯13，所述底座11具有一端开口的中空腔，底座11底部的中心朝向开口处设置有中空的圆柱形凸台111，定子铁芯13垂直固定于凸台111的外侧壁上，通过凸台111的固定支撑，保证结构的稳定性。定子铁芯13上具有多个定子槽131，各定子槽131内均缠绕有定子绕组12；转子组件包括前盖21和转轴22，前盖21的中心处开设有用于安装转轴22的通孔211，转轴22的一端固定连接于通孔211内，并通过螺丝类紧固件(图中未标示)连接固定，以保证转动力传递的可靠性，转轴22的另一端经由凸台111的中空通道延伸穿出底座11，用于与外接设备连接传输驱动力。前盖21内侧与定子铁芯13相对的端面上根据定子槽131的个数并按照通过增大与其最小公倍数的关系设置有多个钕铁硼磁极23，底座11罩设在各磁极23的外周。设置在前盖21端面上的各磁极23与定子铁芯13相对，从而当缠绕于定子槽131内的定子绕组12在通电产生磁场后，磁极23的磁场与定子绕组12的磁场相互作用，通过两者间变化的磁场产生的驱动力而使转子组件转动。底座11罩设在各磁极23的外周，还起到了保护磁极23和定子铁芯13的功能。

在本实施例中，将定子铁芯13垂直固定安装在凸台111的外侧壁上，同时底座11罩设在各磁极23的外周，使转子组件容纳在底座11的空腔内，而设置在前盖21轴心处的转轴22经由凸台111的中空通道延伸穿出至底座11的外侧，以便动力的输出。通过这样的设置，提高了整个电动机结构的紧凑性，从而减少了电机的体积。而且，设置的钕铁硼磁极23为永磁体，能产生稳定的磁场，从而在定子绕组12通电后产生变化的磁场，两者相互作用，使转子组件能够平稳转动，能效高，并且转动产生的力矩大。

具体地，如图1和图2所示，各磁极23均匀圆周阵列分布，且一端垂直固定于前盖21的内侧壁上。这样，均布的各磁极23能够产生均匀的磁场，以保证转动产生力矩强度的稳定性。

具体地，如图1和图2所示，前盖21的端面上还连接有导磁环24，导磁环24垂直固定于前盖21内侧壁的边缘处，各磁极23均固定连接于导磁环24的内侧壁上，且与定子铁芯13之间具有转动间隙，以能够自由转动，以能够自由转动，相邻两磁极23之间的极性相反。通过设置导磁环24，使各磁极23通过厌氧胶固定在导磁环24的内侧壁上，不易松动，稳定性好。而且，相邻两磁极23之间的极性相反，从而能够根据设计需要，产生变化的磁场，用于与定子绕组12产生的磁场相互作用，实现驱动转子组件转动。

具体地，如图1和图2所示，在转动时，固定在导磁环24内侧壁上的磁极23是跟随导磁环24一起转动的，为保证各磁极23安装在导磁环24内侧壁上的稳定性，便在前盖21上设置有用于安装固定磁极23的分隔槽(图中未示出)，磁极23的一端插设于分隔槽内，从而通过分隔槽进一步固定磁极23，保证了磁极23安装的稳定性。

具体地，如图1和图2所示，为了达到电机平稳可靠运行，磁极23对数和定子槽131数的选配非常重要。当极数与槽数的比等于整数的，叫整数槽绕组；等于分数的，叫分数槽绕组。在外转子电动机中如果采用整数槽绕组，往往会产生定子的齿和转子的磁极23相吸而产生类似与步进电动机的“齿极对齐”的现象，也就是齿槽效应引起的脉动，对电动机运行产生不良影响。因此在本发明中优选分数槽集中绕组，采用转子的磁极23的个数和定子铁芯13上的定子槽131的个数的关系为：定子槽131为24个、磁极23数为22个，从而使得磁极23的个数和定子槽131的个数的最小公倍数为264，由此磁极23数和定子槽131数的关系而产生的齿槽转矩的周期数为264，并通过优选大的齿槽转矩的周期数，以减小齿槽转矩的振幅，以保证电机转动的平稳性。

优选地，如图1和图2所示，在实际生产中，在保证绕线的情况下，优选相对较小槽口宽度，以用于减小齿槽转矩。根据设计要求，一般为0.5～2mm。在本实施例中，定子槽131开口的宽度设置为0.7mm。当然，可以理解地，根据不同的设计要求，定子槽131开口的宽度还可以设置成不同的宽度，并不仅仅局限于本实施例设置的宽度，在此并不做限制。

具体地，如图1和图2所示，转轴22中心与底座11中心同轴设置，且通过两轴承14与底座11转动连接，两轴承14固定设置在凸台111的两端。在本实施例中，轴承14为滚珠轴承，分别位于凸台111的两侧，转轴22穿设在轴承孔内，通过轴承14的支撑，确保转动的平稳性。

进一步地，如图1和图2所示，为方便电机的安装，在底座11上设置有法兰112，法兰112上开设有用于安装固定电机的安装孔113。安装孔113为螺纹孔，从而通过采用螺栓类紧固件与安装孔113装配，将整个电机固定在安装位上，安装固定快捷、方便。另外，中空结构的底座11，其将除前盖21外的所有组件都包围在其内部，提高了整体结构的紧凑性。

本发明实施例提供的一种无刷电动机，磁极23采用高磁能积钕铁硼磁石，并通过磁极23的个数与定子槽131的个数之间的关系的组合，以增大最小公倍数方法来增大齿槽转矩的周期数，从而实现减小齿槽转矩的振幅，提高转动的平稳性。该无刷电动机，其体型小、能效高、力矩大、齿槽转矩小、灵敏度高。可广泛运用于对电机性能要求非常高的航拍、日常拍摄、运动拍摄等装置上，提高了照片拍摄的质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无刷电动机，包括定子组件和转子组件，其特征在于，所述定子组件具有容纳所述转子组件的空腔，所述转子组件可旋转安装在所述空腔内；所述定子组件包括一端设有开口的底座、定子绕组和定子铁芯，所述底座开口的底部朝向开口处设置有中空的圆柱形凸台，所述定子铁芯位于所述开口内且垂直固定于所述凸台的外侧壁上，所述定子铁芯上具有多个定子槽，各所述定子槽内均缠绕有所述定子绕组；所述转子组件包括前盖和转轴，所述前盖的中心开设有用于安装所述转轴的通孔，所述转轴的一端固定连接于所述通孔内，另一端经由所述凸台的中空通道延伸穿出所述底座；所述前盖内侧与所述定子铁芯相对的端面上，根据定子槽的个数并按照通过增大与其最小公倍数的关系设置有多个钕铁硼磁极，所述底座罩设于各所述磁极的外周。

2.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，各所述磁极均匀圆周阵列分布，且一端垂直固定于所述前盖的内侧壁上。

3.如权利要求2所述的无刷电动机，其特征在于，所述前盖的内侧壁上还连接有导磁环，所述导磁环垂直固定于所述前盖内侧壁的边缘处，各所述磁极均固定连接于所述导磁环的内侧壁上，且与所述定子铁芯之间具有转动间隙，相邻两所述磁极之间的极性相反。

4.如权利要求3所述的无刷电动机，其特征在于，所述前盖上设置有用于安装固定所述磁极的分隔槽，所述磁极的一端插设于所述分隔槽内。

5.如权利要求1所述的外转子无刷电动机，其特征在于，所述定子槽个数为24，所述磁极的个数为22。

6.如权利要求5所述的无刷电动机，其特征在于，所述定子槽开口的宽度为0.5～2mm。

7.如权利要求5所述的无刷电动机，其特征在于，所述定子槽开口的宽度为0.7mm。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的无刷电动机，其特征在于，所述转轴中心与所述底座中心同轴设置，且通过两轴承与所述底座转动连接，两所述轴承固定设置在所述凸台的两端。

9.如权利要求1至7中任意一项所述的无刷电动机，其特征在于，所述底座上还设置有法兰，所述法兰上开设有用于安装固定电机的安装孔。