CN106059143A - 多线圈无刷电机的转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机部件结构，公开了多线圈无刷电机的转子结构，其技术要点是：包括转轴、内磁钢、外磁钢、散热通孔和铁芯，内磁钢和散热通孔均有非零偶数个。内磁钢和散热通孔按铁芯的轴线方向设于铁芯上，内磁钢和散热通孔分别关于铁芯的轴线呈对称分布。内磁钢有两个弧面分别为第一弧面和第二弧面，内磁钢第一弧面的弧长长于磁钢第二弧面的弧长，内磁钢的第一弧面距铁芯的轴线直线距离最远，外磁钢设于铁芯外表面并与铁芯为同弧结构，本发明利用外磁钢一体化解决了高速运转中外磁钢脱出的问题，内磁钢使用非同弧结构有效降低气隙导致的高速运转中反电势、定子齿槽转矩和转矩驱动不稳定，弥补了现有技术无法解决表磁场凸波的问题。

Description

多线圈无刷电机的转子结构
技术领域
本发明涉及电机部件结构，具体的讲是多线圈无刷电机的转子结构。
背景技术
多线圈无刷电机因为去除了电机中的电刷，从根本上解决了有刷电机运转时产生的电火花，极大降低了电火花对电机磁场造成的干扰，同时多线圈对比单线圈具有易绕制产生的表磁场强度较大的特点。多线圈无刷电机因为以上优点在中小型功率电机设备中大规模使用。
现有技术电机转子结构中磁钢多设于铁芯外表面，在转子高速转动时存在磁钢脱落的问题，同时转子中的铁芯外表面为同弧结构的圆形表面，该表面与定子之间的间隙均匀一致，转子与定子之间形成均匀的气隙。
转子高速转动时均匀气隙由于气隙磁密度集中，产生的谐波较多对反电势、定子齿槽转矩和转矩驱动都造成不良的影响。每个外界于铁芯的磁钢表磁场波形为马鞍形，在峰值与谷值波动较大，电机的转矩波动会受到不稳定的表磁场影响。同时每个磁钢之间产生的表磁场相互叠加，在交界处会出现多个表磁场凸波，这种凸波是由于现有技术中磁路结构性缺陷引起的，带有凸波的表磁场会引发霍尔信号抖动产生连锁的霍尔效应，转轴驱动波形畸变，会增加电机反电势和定子磁场转矩，增加了电机的损耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术多线圈无刷电机转子结构中无法解决磁钢脱落和因为气隙导致的高速运转中反电势、定子齿槽转矩和转矩驱动不稳定的问题，提供多线圈无刷电机的转子结构。
本发明解决上述技术问题，采用的技术方案是，多线圈无刷电机的转子结构包括转轴、磁钢、散热通孔和铁芯，铁芯为圆柱体，转轴贯穿铁芯且转轴的轴线与铁芯的轴线重合。磁钢包括按铁芯的轴线方向设于铁芯上的内磁钢和设于铁芯外表面的外磁钢，内磁钢有两个弧面分别为第一弧面和第二弧面,其中第一弧面弧长长于第二弧面，且第一弧面距铁芯的轴线垂直距离长于第二弧面距铁芯的轴线垂直距离，外磁钢与铁芯为同弧结构，内磁钢和散热通孔均有N个， N为非零偶数，散热通孔按铁芯的轴线方向设于铁芯上，内磁钢和散热通孔分别关于铁芯的轴线呈对称分布。这样设计的目的在于，铁芯外表面设有外磁钢，因为外磁钢是一个整体不是现有技术中呈间隙分布，可以很好的解决外磁钢脱出风险。
偶数个内磁钢均匀且呈对称分布于铁芯内，在转子高速转动时内部偶数个内磁钢产生的磁场密度分布均匀，在各内磁钢间隙间表磁场相互抵消区域内趋于平缓，同时可以改善铁芯内局部磁场密度，降低磁场密度突变可能，使得转子表面的表磁场曲线得到大的改善。内磁钢内嵌于铁芯中可以有效缓解外磁钢产生的磁场。
内磁钢有两个弧面分别为第一弧面和第二弧面，第一弧面和第二弧面产生的表磁场不同，在相邻的两个内磁钢间因为不是现有的同弧结构，转子和定子之间形成正弦气隙和均匀气隙相间的状态，同时具有正弦气隙降低电机噪音的效果和均匀气隙能够稳定转子与定子间的磁场。
内磁钢的第一弧面距铁芯的轴线直线距离最远，弧长较长的第一弧面远离铁芯的轴线产生的磁场更加契合定子中多线圈产生的磁场。
非零偶数个散热通孔也均匀且呈对称分布于铁芯内首先可以缓解因无刷电机长时间使用转子温度过高的问题，同时在铁芯中设置通孔可以降低铁芯的原料消耗。
可选的，散热通孔设于内磁钢的第二弧面与铁芯的轴线组成的扇形内，由于散热通孔是贯穿孔同时孔壁材质与铁芯一致，设于内磁钢的第二弧面与铁芯的轴线组成的扇形内时，可以调节局部的磁密度缓解各内磁钢固有的漏磁系数，从而提高内磁钢的工作效率。
可选的，散热通孔设于相邻内磁钢间隙内。其目的在于根据电磁效应，因为散热通孔是贯穿孔，在相邻磁钢间分布可以稳定表磁场波形。
进一步的，磁钢的第一弧面与磁钢的第二弧面夹角为15°~30°。
可选的，散热通孔为圆孔。
可选的，散热通孔为方孔。
本发明的有益效果是，外磁钢整体设于铁芯外表面可以进解决外磁钢脱出风险，将非零偶数个内磁钢和散热通孔按均匀排布且呈对称分布内嵌于铁芯内，可以改善铁芯内局部磁场密度，降低磁场密度突变可能，使得转子表面的表磁场曲线得到大的改善，内磁钢一个表面为第一弧面，另一个表面为第二弧面，使用非同弧结构有效降低气隙导致的高速运转中反电势、定子齿槽转矩和转矩驱动不稳定的问题。弥补了现有技术中无法解决表磁场凸波的问题。
附图说明
图1为多线圈无刷电机的转子冲片结构示意图；
图2为多线圈无刷电机的定子冲片结构示意图；
图3为实施例2转子结构示意图；
图中标记为：1为转轴、2为磁钢、201为内磁钢、202为外磁钢、3为散热通孔、4为铁芯、5为线圈槽、6为转子槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点能够更加清晰明白，以下结合附图和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保护内容。
实施例1
如图1所示，多线圈无刷电机的转子冲片结构示意图，多线圈无刷电机的转子包括一个转轴1、四个内磁钢201、四个散热通孔3、一个外磁钢202和一个铁芯4，铁芯4为圆柱体，转轴1贯穿铁芯4且转轴1的轴线与铁芯4的轴线重合，内磁钢201和散热通孔3按铁芯4的轴线方向设于铁芯4上，内磁钢201和散热通孔3分别关于铁芯4的轴线呈对称分布，内磁钢201有两个弧面分别为第一弧面和第二弧面,其中第一弧面弧长长于第二弧面，且第一弧面距铁芯4的轴线垂直距离长于第二弧面距铁芯4的轴线垂直距离。外磁钢202是一个整体非间隙分布，可以很好的解决高速转动时外磁钢202脱出风险。散热通孔3设于内磁钢201的第二弧面与铁芯4的轴线组成的扇形内。第一弧面与第二弧面的夹角为18°，散热通孔3为方孔。在转子高速转动时铁芯4内部四个内磁钢201产生的磁场密度分布均匀，在各内磁钢201间隙间表磁场相互抵消区域内趋于平缓，同时可以改善铁芯4内局部磁场密度，降低磁场密度突变可能，使得转子表面的表磁场曲线得到大的改善。由于散热通孔3是贯穿孔同时孔壁材质与铁芯4一致，设于内磁钢201的第二弧面与铁芯4的轴线组成的扇形内时，可以调节局部的磁密度缓解各内磁钢201固有的漏磁系数，从而提高内磁钢201的工作效率。
如图2所示，多线圈无刷电机的定子冲片结构示意图，多线圈无刷电机的定子包括由金属围绕构成的线圈槽5和转子槽6。在多线圈无刷电机开始工作时，转子设于转子槽6内，转子高速转动，磁钢2产生磁场，线圈槽5内的金属线圈切割磁场产生电流。
实施例2
如图3所示，多线圈无刷电机的转子包括一个转轴1、四个内磁钢201、四个散热通孔3、一个外磁钢202和一个铁芯4，铁芯4为圆柱体，转轴1贯穿铁芯4且转轴1的轴线与铁芯4的轴线重合，内磁钢201和散热通孔3按铁芯4的轴线方向设于铁芯4上，内磁钢201和散热通孔3分别关于铁芯4的轴线呈对称分布，内磁钢201有两个弧面分别为第一弧面和第二弧面,其中第一弧面弧长长于第二弧面，且第一弧面距铁芯4的轴线垂直距离长于第二弧面距铁芯4的轴线垂直距离。外磁钢202是一个整体非间隙分布，可以很好的解决高速转动时外磁钢202脱出风险。散热通孔3设于两个内磁钢201的间隙内。第一弧面与第二弧面的夹角为18°，散热通孔3为方孔。在转子高速转动时铁芯4内部四个内磁钢201产生的磁场密度分布均匀，在各内磁钢201间隙间表磁场相互抵消区域内趋于平缓，同时可以改善铁芯4内局部磁场密度，降低磁场密度突变可能，使得转子表面的表磁场曲线得到大的改善。由于散热通孔3是贯穿孔同时孔壁材质与铁芯4一致，设于相邻两个内磁钢201的间隙内时，根据电磁效应，由于散热通孔3是贯穿孔，在转子高速转动时在相邻两个内磁钢201间会产生电动势，可以稳定表磁场波形。

Claims (6)

1.多线圈无刷电机的转子结构，包括转轴（1）、磁钢（2）、散热通孔（3）和铁芯（4），所述铁芯（4）为圆柱体，所述转轴（1）贯穿铁芯（4）且转轴（1）的轴线与铁芯（4）的轴线重合，其特征在于：所述磁钢（2）包括按铁芯（4）的轴线方向设于铁芯（4）上的内磁钢（201）和设于铁芯（4）外表面的外磁钢（202），所述内磁钢（201）有两个弧面分别为第一弧面和第二弧面,其中第一弧面弧长长于第二弧面，且第一弧面距铁芯（4）的轴线垂直距离长于第二弧面距铁芯（4）的轴线垂直距离，所述外磁钢（202）与铁芯（4）为同弧结构，所述内磁钢（201）和散热通孔（3）均有N个， N为非零偶数，所述散热通孔（3）按铁芯（4）的轴线方向设于铁芯（4）上，所述内磁钢（201）和散热通孔（3）分别关于铁芯（4）的轴线呈对称分布。
2.根据权利要求1所述的多线圈无刷电机的转子结构，其特征在于：所述散热通孔（3）设于内磁钢（201）的第二弧面与铁芯（4）的轴线组成的扇形内。
3.根据权利要求1所述的多线圈无刷电机的转子结构，其特征在于：所述散热通孔（3）设于相邻内磁钢（201）间隙内。
4.根据权利要求1所述的多线圈无刷电机的转子结构，其特征在于：所述内磁钢（201）的第一弧面与内磁钢（201）的第二弧面夹角为15°~30°。
5.根据权利要求1所述的多线圈无刷电机的转子结构，其特征在于：所述散热通孔（3）为圆孔。
6.根据权利要求1所述的多线圈无刷电机的转子结构，其特征在于：所述散热通孔（3）为方孔。
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