CN105680587A - 无刷吸尘器电机降噪装置 - Google Patents

Abstract

一种无刷吸尘器直流电机降噪装置，包括电机转子、电机定子，所述电机定子包括定子轭部、定子齿部，所述电机转子包括转轴及设于转轴上的转子磁极，所述定子齿部中心线两侧设有两个对称的矩形辅助槽或半圆形辅助槽，所述电机转子的外圆面是半径为R2的圆弧面，所述圆弧面的圆心与所述转轴的轴心相同，所述转子磁极的外侧面是半径为R1圆弧面，所述转子磁极外侧圆弧面半径尺寸R1大于0.7R2小于0.9R2。本发明具增大定转子耦合处磁阻，降低气隙磁密，减少磁拉力，减少振动和噪音，提高电机工作效率的优点。

Description

无刷吸尘器电机降噪装置

技术领域

本发明涉及一种电机降噪技术领域，尤其是涉及一种无刷吸尘器电机降噪装置。

背景技术

现有的无刷四极六槽内嵌磁铁的无刷直流电机定子上的定子齿部，定子齿部端部结构呈现为凹圆弧面结构，转子磁极端面为圆弧面结构。电机定子与电机转子之间形成径向气隙。现有的无刷直流电机在通电时，转子磁铁的磁力线聚集在转子磁极，与定子绕组产生的磁力线耦合，耦合处的磁通量增大。磁密与磁通量通过的面积有关，在磁通量一定的情况下，面积越小，磁密越大。而磁拉力与磁密的平方成正比，磁密增大，磁拉力越大。定转子相对运动时，定子上两个对称的定子齿部与电机转子上两个相对应的转子磁极会产生很大的磁拉力，也即耦合处的磁拉力最大，该磁拉力会使定子外圆产生机械变形，该机械变形会传递给机壳，产生巨大的噪音，同时降低了电机的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种无刷吸尘器电机的降噪装置，通过改变电机定子的定子齿部与电机转子的结构，增大电机转子与电机定子耦合处的磁阻，降低磁密，从而减小磁拉力，减少噪声，提高电机的工作效率。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：包括电机转子和电机定子，所述电机定子包括定子齿部和形成于定子齿部间的数个定子槽，所述定子齿部上设有至少一个增大电机定子与电机转子耦合处磁阻的辅助槽；所述电机转子包括转轴及设于转轴上的转子磁极，所述转子磁极具有半径为R1的外圆弧面，所述电机转子具有半径为R2的外圆面，电机转子的圆心与所述转轴的轴心相同，R1和R2的关系为：

0.7R2＜R1＜0.9R2。

优选地，所述辅助槽为对称设于定子齿部中心线两侧矩形辅助槽或半圆形辅助槽。

优选地，所述两个矩形辅助槽与转轴轴心的连线的夹角为25度至35度，所述两个半圆形辅助槽与转轴轴心的连线夹角为25度至35度。

优选地，所述电机转子上设有转子磁铁，所述转子磁铁以转轴为中心，中心对称的分布在所述电机转子上，所述转子磁铁中心线过所述转轴的轴心。

优选地，所述转子磁极在径向方向上的厚度以所述转子磁铁中心线上为最大值，并向两侧逐渐减小。

优选地，所述两个相邻的转子磁极的外圆弧面之间形成有增大磁阻的凹弧槽。

优选地，所述电机转子还包括形成于所述转子磁极和转轴间的转子轭部。

优选地，所述电机定子还包括定子轭部，所述定子轭部靠近于定子的外圆面，所述定子槽为自定子齿部间的内圆面向内凹设形成。

优选地，所述电机定子上设有六个所述定子槽，所述电机转子上设有四个所述转子磁极，无刷吸尘器电机为四极六槽内嵌磁铁无刷直流电机。

当电机转子在电机定子内高速旋转时，定子上两个对称的定子齿部与电机转子上两个相对应的转子磁极耦合处磁通量最大，磁密高，因为磁拉力与磁密的平方成正比，因此，相对称的两个定子齿部会受到很大的向内的磁拉力。其余的定子齿部受到较小的向内的磁拉力，电机定子在这样不平衡拉力下产生椭圆形的形变，该形变会使电机产生很大的振动和噪音。

定子齿部与转子磁极耦合时磁通大，磁密高，因而通过增大磁阻，降低磁密，就可以降低对称的定子齿部向内的磁拉力，在定子齿部设置一个一定深度的矩形辅助槽和半圆形辅助槽，或者在中心线两侧各设置两个辅助槽，或是通过改变电机转子的结构，使电机转子为非同心圆结构，可以有效的增大耦合处的磁阻，降低耦合处的磁密，进一步的减小定子槽矩形波动，减小磁拉力，减小定子的变形，最终减小振动和噪音。

本发明的有益效果是：

通过改变电机定子的结构，在定子齿部中部设置一个一定深度的矩形辅助槽或半圆形辅助槽或者是在中心线两侧对称的设置两个一定角度和一定深度的矩形辅助槽或半圆形辅助槽，增大了电机定子与转子耦合处磁阻，降低磁密，降低了径向磁拉力，减少了噪音，提高电机的工作效率。同时，电机定子结构简单，易于制造，节省成本。

附图说明

图1是本发明的剖视示意图；

图2是本发明的电机定子剖视示意图；

图3是本发明的电机定转子结构改变前的结构示意图；

图4是本发明的电机定子受力后变形的示意图；

图5是本发明的实施例一示意图；

图6是本发明的转子剖视示意图；

图7是本发明的实施例二示意图；

图8是本发明的实施例三示意图；

图9是本发明对定子槽转矩波动的效果的对比图。

附图标记：1、电机定子，2、电机转子，11、定子轭部，12、定子齿部，13、定子槽，21、转子磁极，22、转子磁铁，23、转子轭部，24、转轴，25、凹弧槽，121、定子齿部一，122、定子齿部二，123、定子齿部三，124、定子齿部四，125、定子齿部五，126、定子齿部六，211、转子磁极一，212、转子磁极二，213、转子磁极三，214、转子磁极四，1211、辅助槽。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

结合图1所示，本发明所揭示的一种无刷吸尘器电机的降噪装置，其包括电机定子1、电机转子2其中，电机定子包括定子轭部11、定子齿部12，以及定子槽13。电机转子2包括转子磁极21、转子磁铁22、转子轭部23，转轴24。所述定子轭部11靠近于电机定子1外圆面，定子齿部12靠近于电机定子1内圆面，定子槽13自定子内圆面相邻的两个定子齿部12之间的部分向内凹设形成。

电机转子2具有外圆面，该外圆面是半径为R2的圆面，电机转子2上的转子磁极21对称的按照N-S交替分布，转子磁极21优选四个。所述转子磁极21的外侧面是半径为R1的圆弧面。所述转子磁极21在径向方向上的厚度以转子磁铁22中心线上为最大值，并向两侧逐渐减小，两个相邻的转子磁极之间形成有增大磁阻的凹弧槽25。电机转子2上还设有转子磁铁22，转子磁铁22以转轴24为中心，对称的分布在电机转子2上，每块转子磁铁22的中心线都过转轴的轴心，转子磁铁22之间形成一个矩形。为了更好的增大耦合处磁阻，所述转子磁极的外侧面的半径尺寸R1优选为大于0.7R2小于0.9R2。

为了增大电机定子1与电机转子2耦合处的磁阻，降低磁密，减小磁拉力，本发明的实施例一通过在定子齿部12磁密高处设置辅助槽1211来增大磁阻，降低磁密。通过在定子齿部中心线两侧设置两个对称的矩形辅助槽或半圆形辅助槽，可以有效的增大磁阻。优选地，图2所示为设有两个辅助槽1211的电机定子结构。两个相邻的定子齿部之间形成定子槽13，定子槽数量为六个。电机定子1与电机转子2之间形成有径向气隙。无刷吸尘器电机的定子槽转矩的波动由定子齿部12和转子磁极21的磁场相互作用决定，而气隙磁密对定子槽转矩的波动影响很大。由于经过气隙的磁场主要通过定子齿部12的凹弧面，同时部分深入辅助槽1211内，辅助槽1211的槽深度及辅助槽的个数、形状以及辅助槽1211的角度对定子槽转矩的影响很大。通过在每个定子齿部12增加两个矩形辅助槽或半圆形辅助槽，同时对矩形辅助槽的槽深度进一步的限定，使槽深度为0.2毫米至2毫米之间，半圆形辅助槽的半径为0.2毫米至1.5毫米，这样可以增大定转子耦合处的磁阻，降低磁密。同样的，两个辅助槽1211之间的夹角对定子槽转矩波动同样影响很大，将两个辅助槽1211之间的夹角设置在25度至35度之间为最优，通过改变电机定子的结构，来减小气隙磁密，有效的降低转矩波动，减小磁拉力，降低振动，降低噪音。

如图3所示，当电机转子2转到如图中虚线所形成的角度时，磁力线如图所示，通过定子齿部一121和定子齿部四124的磁通量最大，通过定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126的磁通量较小，定子齿部一121和定子齿部四124处的磁密最高，定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126的磁密较小，因为磁拉力与磁密的平方成正比，定子齿部一121和定子齿部四124受到很大的向内的径向磁拉力。定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126受到较小的向内的径向磁拉力，电机定子1在这样不平衡拉力下产生椭圆形的形变，如图4所示，该形变会使电机产生很大的振动和噪音。

定子齿部部一121和转子磁极一211耦合处和定子齿部四124和转子磁极三213耦合处磁密最大，降低此处的磁密就可以降低定子齿部一121和定子齿部四124向内的磁拉力，通过在定子齿部一121和定子齿部四124中心线两侧各设置两个辅助槽，如图5所示，此时，耦合处磁力线相应的减少，即通过在定转子耦合处添加辅助槽，可以有效的增大磁阻，减小磁密，进一步的减小定子槽矩形波动，减小径向磁拉力，减小定子的变形，最终减小振动和噪音。

如图9所示，在没有对电机定子1结构做出改变之前，定子槽转矩波动很大。然而，通过在电机定子的定子齿部1添加一定角度和深度的辅助槽之后，减小了气隙的磁密，定子槽转矩波动相应减小了，有效的降低了电机高速旋转时的震动和噪音。

实施例一中，通过改变定子齿部12的结构，增大磁阻，从而减小气隙间的磁密，减小磁拉力，同样的改变电机转子的结构，也可以减小气隙间的磁密，减小径向磁拉力。

图6所示为本发明第二实施例的附图，其通过改变电机转子2的结构来增大磁阻。电机转子2的外圆面是半径为R2的圆弧面，通过在电机转子2外侧面设凹弧槽25，使电机转子2为非同心圆结构，使转子磁极21在径向方向上的厚度以转子磁铁22中心线上为最大值，并向两侧逐渐减小，从而可以有效的增大磁阻，降低磁密。

如图3所示，当电机转子转到如图中虚线所形成的角度时，通过定子齿部一121和定子齿部四124的磁通量最大，通过定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126的磁通量较小，定子齿部一121和定子齿部四124处的磁密最高，定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126的磁密较小，因为磁拉力与磁密的平方成正比，定子齿部一121和定子齿部四124受到很大的向内的磁拉力。定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126受到较小的向内的磁拉力，电机定子1在这样不平衡拉力下产生椭圆形的形变，如图4所示，该形变会使电机产生很大的振动和噪音。

定子齿部一121和转子磁极一211耦合处和定子齿部四124和转子磁极三213耦合处磁密最大，降低此处的磁密就可以降低定子齿部一121和定子齿步四124向内的磁拉力，为了降低耦合处的磁密，通过在转子上改变转子磁极的厚度，使原来等气隙的磁极变为非等气隙，使两个相邻的转子磁极之间形成凹弧槽25，此时磁力线如图7所示，改变转子结构增大了耦合处的磁阻，有效的降低了磁密，减小径向磁拉力，减小定子的变形，最终减小振动和噪音。

如图9所示，在没有对电机转子结构做出改变之前，转矩波动很大，通过改变电机转子结构，减小气隙磁密，定子槽转矩波动相应减小了，有效的降低了电机高速旋转时的震动和噪音。

更优地，图8所示为本发明第三实施例的附图，该实施例是将实施例1和实施例2结合起来，当转子转到这个角度时，通过定子齿部一121和定子齿部四124的磁通量最大，通过定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126的磁通量较小，定子齿部一121和定子齿部四124处的磁密最高，定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126的磁密较小，因为磁拉力与磁密的平方成正比，定子齿部一121和定子齿部四124受到很大的向内的磁拉力。定子齿部二122、定子齿部三123和定子齿部五125、定子齿部六126受到较小的向内的磁拉力，定子在这样不平衡拉力下产生椭圆形的形变，该形变会使电机产生很大的振动和噪音。为了降低耦合处的磁密，通过改变电机定子和电机转子的结构，增大了耦合处的磁阻，从而降低磁密，减小径向磁拉力，减小定子的变形，最终减小振动和噪音。

如图9所示，将实施例一中的电机定子结构与和实施例二中的电机转子结构相结合，定子槽转矩波动减小了，磁密降低了，磁拉力也相应的减小了，最终减小了震动和噪音。

本发明通过改变电机定子1的定子齿部12结构或者改变电机转子2的结构，或者两种结构结合起来，有效的降低了磁密，减小了径向磁拉力，减小了电机定子的变形，减小振动和噪音，提高电机工作效率。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，包括电机转子和电机定子，所述电机定子包括定子齿部和形成于定子齿部间的数个定子槽，所述定子齿部上设有一组增大电机定子与电机转子耦合处磁阻的辅助槽；所述电机转子包括转轴及设于转轴上的转子磁极，所述转子磁极具有半径为R1的外圆弧面，所述电机转子具有半径为R2的外圆面，电机转子的圆心与所述转轴的轴心相同，R1和R2的关系为：

0.7R2＜R1＜0.9R2。

2.根据权利要求1所述的无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，所述辅助槽为对称设于定子齿部中心线两侧矩形辅助槽或半圆形辅助槽。

3.根据权利要求3所述的无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，所述两个矩形辅助槽与转轴轴心的连线的夹角为25度至35度，所述两个半圆形辅助槽与转轴轴心的连线夹角为25度至35度。

4.根据权利要求1所述的无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，所述电机转子上设有转子磁铁，所述转子磁铁以转轴为中心，中心对称的分布在所述电机转子上，所述转子磁铁中心线过所述转轴的轴心。

5.根据权利要求1所述的无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，所述转子磁极在径向方向上的厚度以所述转子磁铁中心线上为最大值，并向两侧逐渐减小。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，所述两个相邻的转子磁极的外圆弧面之间形成有增大磁阻的凹弧槽。

7.根据权利要求1所述的无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，所述电机转子还包括形成于所述转子磁极和转轴间的转子轭部。

8.根据权利要求1所述的无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，所述电机定子还包括定子轭部，所述定子轭部靠近于定子的外圆面，所述定子槽为自定子齿部间的内圆面向内凹设形成。

9.根据权利要求1所述的无刷吸尘器电机降噪装置，其特征在于，所述电机定子上设有六个所述定子槽，所述电机转子上设有四个所述转子磁极，无刷吸尘器电机为四极六槽内嵌磁铁无刷直流电机。