CN104883024A - 一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子 - Google Patents

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Abstract

一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，包括：由转子冲片叠压而成的圆柱状的转子芯(A)，具有p对条状的永磁体槽(C)和2p个散热通孔(B)；其中，该p对永磁体槽(C)和2p个散热通孔(B)均沿该转子芯(A)的中心轴方向设置于该转子芯(A)的内部，且围绕该转子芯(A)的中心轴均匀间隔分布；每个该散热通孔(B)位于两个永磁体槽(C)之间；及p对条状的永磁体(D)，固定设置于该永磁体槽(C)内，其中，该永磁体(D)的横截面为一梯形，p为大于或等于1的整数。

Description

一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子
技术领域
本发明涉及一种直流无刷电机用转子，尤其是一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子。 
背景技术
为了减少漏磁系数，增加永磁材料的利用率，现有的永磁体内嵌式转子一般会采用隔磁措施，即在内置的永磁体的左右两端布置隔磁气隙。 
中国发明专利“一种内置式永磁电机转子冲片及内置式永磁电机转子”（申请号201210419454.3）公开了一种内置式永磁电机转子冲片及内置式永磁电机转子，包括冲片本体，所述冲片本体包括整体呈圆形的内层冲片，在所述内层冲片的边缘沿其圆周方向等距离地设有多个缺口，还设有多个与缺口固定配合的外层冲片，所述外层冲片和内层冲片之间留有供固定永磁体用的间隙；永磁体置放于内层冲片的缺口和外层冲片之间形成的间隙或永磁体槽中，用以限制永磁体的移动。 
中国发明专利“不等气隙永磁电机转子冲片”（申请号201210074091.4）公开了一种不等气隙永磁电机转子冲片，由多个扇形转子冲片拼装组合而成，扇形转子冲片的外圆弧内开设有永磁体安放槽和隔磁磁桥，扇形转子冲片的内圆弧上开设有定位孔；组成同一转子冲片的各 扇形转子冲片的外圆弧具有不同圆心；单个扇形转子冲片的外圆弧与内圆弧也具有不同圆心。 
中国发明专利“永磁体转子及其生产方法”（中国发明专利号ZL01121704.9，授权公告号CN1201463C）公开了一种转子铁心内嵌有永磁体的永磁体转子，包括：里面嵌有所述永磁体的狭缝；和在所述狭缝的纵向末端内侧靠近其纵向中部的位置设置的跨接部分，该跨接部分跨接所述转子铁心的相对于各个狭缝的径向靠外部分和径向靠内部分；所述狭缝的纵向末端开在所述转子铁心的外圆周面。 
中国发明专利申请“一种内嵌式正弦型面永磁电机转子”（中国发明专利申请号201210316633.4，公开号CN102857000A）公开了一种内嵌式正弦型面永磁电机转子。该发明在转子表面绕轴设置有若干连续相接的弧形凸起，根据相邻凸起相交点与转子轴心的连线将转子划分成若干等分的区域，在每个区域内分别设置有两个呈倒八字形排布的槽体，在槽体内插置有永磁体。 
现有永磁体内嵌式转子的隔磁气隙ω和冲片边距b存在磁路结构突变，如图1～2所示，这样的结构会导致两个问题： 
1、每个磁极的表磁波形为马鞍形，如图3所示，而且峰谷点相差较大，从而导致电机的转矩波动，影响电机运转的平顺性。 
2、两磁极交界处出现两个表磁凸波，如图5所示，这种由磁路结构性缺陷引起的表磁凸波会引起霍尔信号抖动，驱动波形畸变，以及电机输 出转矩波动增加，电机损耗增大，所以有必要进一步改进。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，采用采用合理的转子布局和横截面为梯形的永磁体，通过引导转子内部永磁体的磁密流向，以改善局部磁密流向、磁密突变现象，使得转子表磁曲线大为改善。 
本发明的又一目的在于提供本一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，在永磁体之间设置散热通孔，能改善转子的散热性能，并且节省材料。 
为达到以上目的，本发明提供一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，包括： 
由转子冲片叠压而成的圆柱状的转子芯A，具有p对条状的永磁体槽C和2p个散热通孔B；其中，该p对永磁体槽C和2p个散热通孔B均沿该转子芯A的中心轴方向设置于该转子芯A的内部，且围绕该转子芯A的中心轴均匀间隔分布；每个该散热通孔B位于两个永磁体槽C之间，p为大于或等于1的整数；及 
p对条状的永磁体D，固定设置于该永磁体槽C内，其中，该永磁体D的横截面为一梯形，p为大于或等于1的整数。 
优选的，该永磁体槽C和永磁体D的形状完全匹配。 
优选的，该散热通孔B的横截面为一扇形；该扇形的两边分别与相邻的两个梯形的腰相对；通过控制局部的磁密饱和来达到控制每磁极的漏 磁系数，使得转子每极的表磁增加，永磁体的利用率得以提高。 
优选的，该梯形的腰与该扇形的边之间的距离H为0.5～3mm。 
优选的，该扇形的两边分别平行于与之相邻的两个梯形的腰。 
优选的，该扇形的弧相较于该扇形的圆心角更靠近该转子芯A的外圆周，该扇形的弧与该转子芯A的边缘之间的距离I为0.5～3mm；通过控制局部的磁密饱和来减少磁极间的漏磁问题。 
参见图9，优选的，该梯形的两腰之间的夹角为5°～20°。 
优选的，该转子芯A为一体成型。 
替代的，永磁体D的横截面也可以采用弧形设计。 
本发明对应的实施例采用的永磁体D为2对，也可以采用1或3、4、5对。 
本发明的有益效果是： 
1、本发明的永磁体内嵌式转子采用合理的转子布局和横截面为梯形的永磁体，能够改善每个磁极的马鞍形现象，使波形趋于平缓，而且有效抑制两磁极交界处出现的两个表磁凸波，从而极大地改善了电机换相时出现的霍尔信号抖动现象，避免了驱动电路输出波形的畸变，减少了电机输出转矩波动，使电机运转平顺、运转效率更高、震动更少。 
2、本发明的永磁体内嵌式转子可使转子每磁极对应的表磁平均值较现有技术增加50%以上；同时，本发明使得每磁极对应的表磁波形得到明显改善，从而提高了电机的整体性能、功率密度也得到明显增加。 
3、本发明的直流无刷电机用永磁体内嵌式转子具有散热效果好、节省材料的优点，在电机高速运转条件下电机有更好的动平衡效果、更少的风噪，进一步达到降低成本和提高性能的目的。 
本发明的这些目的，特点，和优点将会在下面的具体实施方式，附图，和权利要求中详细的揭露。 
附图说明
图1为现有永磁体内嵌式转子的结构示意图。 
图2为图1所示的A部局部放大图。 
图3为现有永磁体内嵌式转子的表磁分布图。 
图4为根据本发明的一较佳实施例的永磁体内嵌式转子的表磁分布图。 
图5为图3的局部放大图，展示了两磁极间的两个突波。 
图6为图4的局部放大图，展示了两磁极间的两个突波得到抑制。 
图7为图3的局部放大图，展示了一磁极的表磁。 
图8为图4的局部放大图，展示了一磁极的表磁。 
图9为根据本发明的一较佳实施例的永磁体的截面图。 
图10为根据本发明的一较佳实施例的转子芯截面图。 
图11为根据本发明的一较佳实施例的的永磁体内嵌式转子的截面图。 
附图标号说明： 
A转子芯 
B散热通孔 
C永磁体槽 
D永磁体 
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。 
参见图10～11，一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，包括： 
由转子冲片叠压而成的圆柱状的转子芯A，具有p对条状的永磁体槽C和2p个散热通孔B；其中，该p对永磁体槽C和该2p个散热通孔B均沿该转子芯A的中心轴方向设置于该转子芯A的内部，且围绕该转子芯A的中心轴均匀间隔分布；每个该散热通孔B位于两个永磁体槽C之间，p为大于或等于1的整数；及 
p对条状的永磁体D，固定设置于该永磁体槽C内，其中，该永磁体D的横截面为一梯形，p为大于或等于1的整数。 
优选的，该永磁体槽C和永磁体D的形状完全匹配。 
优选的，该散热通孔B的横截面为一扇形；该扇形的两边分别与相邻的两个梯形的腰相对；通过控制局部的磁密饱和来达到控制每磁极的漏磁系数，使得转子每极的表磁增加，永磁体的利用率得以提高。 
优选的，该梯形的腰与该扇形的边之间的距离H为0.5～3mm。 
优选的，该扇形的两边分别平行于与之相邻的两个梯形的腰。 
优选的，该扇形的弧相较于该扇形的圆心角更靠近该转子芯A的外圆周，该扇形的弧与该转子芯A的边缘之间的距离I为0.5～3mm；通过控制局部的磁密饱和来减少磁极间的漏磁问题。 
参见图9，优选的，该梯形的两腰之间的夹角为5°～20°。 
优选的，该转子芯A为一体成型。 
替代的，永磁体D的横截面也可以采用弧形设计。 
本发明由于采用合理的转子布局和横截面为梯形的永磁体，通过引导转子内部永磁体的磁密流向，以改善局部磁密流向、磁密突变现象，使得转子表磁曲线大为改善。 
参见图1～2，现有技术中的永磁体内嵌式转子在永磁体的左右两侧设置隔磁气隙，对现有永磁体内嵌式转子的表磁进行测量，得到表磁分布图，如图3所示。 
对本发明的永磁体内嵌式转子的表磁进行测量，得到表磁分布图，如图4所示。 
参见图5～6，可以发现，现有永磁体内嵌式转子的表磁曲线上具有多个凸波，本发明的永磁体内嵌式转子的表磁曲线上不具有凸波，这说明本发明的永磁体内嵌式转子能够有效地抑制表磁凸波，从而改善电机换相时出现的霍尔信号抖动现象，避免了驱动电路输出波形的畸变，减少了电机输出转矩波动，使电机运转平顺，提高电机运转的效率。 
参见图7～8，在同样采用表磁为200mT永磁体的条件下，现有永磁体内嵌式转子的每磁极对应的表磁平均值为90mT，而本发明的永磁体内嵌式转子的每磁极对应的表磁平均值为140mT；由此可见，本发明的永磁体内嵌式转子的每磁极对应的表磁平均值相比于现有永磁体内嵌式转子提高了50%以上，同时使得每磁极对应的表磁波形的马鞍形得到明显改善，从而提高了电机的整体性能、功率密度也得到明显增加。 
通过上述实施例，本发明的目的已经被完全有效的达到了。熟悉该项技艺的人士应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。 

Claims (7)

1.一种直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，包括：
由转子冲片叠压而成的圆柱状的转子芯(A)，具有p对条状的永磁体槽(C)和2p个散热通孔(B)；其中，该p对永磁体槽(C)和2p个散热通孔(B)均沿该转子芯(A)的中心轴方向设置于该转子芯(A)的内部，且围绕该转子芯(A)的中心轴均匀间隔分布；每个该散热通孔(B)位于两个永磁体槽(C)之间，p为大于或等于1的整数；及
p对条状的永磁体(D)，固定设置于该永磁体槽(C)内，其中，该永磁体(D)的横截面为一梯形，p为大于或等于1的整数。
2.根据权利要求1所述的直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，其中，该永磁体槽(C)和永磁体(D)的形状完全匹配。
3.根据权利要求1所述的直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，其中，该散热通孔(B)的横截面为一扇形；该扇形的两边分别与相邻的两个梯形的腰相对。
4.根据权利要求3所述的直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，其中，该梯形的腰与该扇形的边之间的距离H为0.5～3mm。
5.根据权利要求3所述的直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，其中，该扇形的两边分别平行于与之相邻的两个梯形的腰。
6.根据权利要求3所述的直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，其中，该扇形的弧相较于该扇形的圆心角更靠近该转子芯(A)的外圆周，该扇形的弧与该转子芯(A)的边缘之间的距离I为0.5～3mm。
7.根据权利要求1所述的直流无刷电机用永磁体内嵌式转子，其中，该梯形的两腰之间的夹角为5°～20°。
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