CN106169854A - 手持型电动工具及三相无刷电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持型电动工具及三相无刷电机，三相无刷电机包括定子组件和转子组件。定子组件的中部设有转动孔，转子组件可转动地设置在转动孔内。转子组件包括转子铁芯和至少四个磁体，转子铁芯的外圈沿周向间隔设有供各磁体安装的至少四个安装槽，每一安装槽内安装一磁体，磁体的磁力线沿转子铁芯的切向设置。磁体的磁力线沿转子铁芯的切向设置，隔离部的外端大，会将磁体的磁场向外引导，可让磁体的主磁场大部分由安装槽侧面经过隔离部、定子铁芯产生闭合磁路，大部分产生了有效磁路，提高了磁体磁场的利用率。同时，提高了磁路的功率密度和效率，减小电机的齿槽转矩，以及减小负载运行时候的转矩波动，同时还减小了体积从而降低了成本。

Description

手持型电动工具及三相无刷电机

技术领域

本发明涉及电动工具及电机领域，更具体地说，涉及一种手持型电动工具及三相无刷电机。

背景技术

随着社会的发展，手持电动工具应用越来越广泛。目前市场上的手持电动工具大部分是有刷电机，但是由于电机驱动技术的快速成熟，目前市场上都有由有刷直流电机转换成无刷的电机的趋势，因为无刷电机是电子换向，换向无火花、无磨损，因此无刷电机使用寿命长、无电磁干扰、功率密度大的优势，目前各大电动工具厂商都在使用无刷电机替代有刷电机。

如图6、图7所示，相关技术中的无刷电机包括定子铁芯11’和可转动地设置在定子铁芯11’内的转子组件2’，转子组件2’包括转动的转子铁芯21’和沿转子铁芯21’的外圈分布的四个磁钢22’，磁钢22’径向内嵌，让磁钢22’的磁力线沿转子铁芯21’的径向设置。该结构存在的缺点是漏磁大，磁场利用率低，电机效率普遍偏低，齿槽转矩偏大。齿槽转矩大导致负载力矩波动大，特别是换向时峰值电流加大，对电机驱动不利。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的手持型电动工具及三相无刷电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三相无刷电机，包括定子组件和转子组件；

所述定子组件的中部设有转动孔，所述转子组件可转动地设置在所述转动孔内；

所述转子组件包括转子铁芯和至少四个磁体，所述转子铁芯的外圈沿周向间隔设有供各所述磁体安装的至少四个安装槽，每一所述安装槽内安装一所述磁体，所述磁体的磁力线沿所述转子铁芯的切向设置。

优选地，所述转子铁芯包括环状的磁轭和沿所述磁轭外圈间隔分布的至少四个隔离部，所述隔离部侧向向外伸出，所述安装槽形成于周向上两相邻的隔离部之间。

优选地，所述隔离部包括由所述磁轭的外壁向外伸出的隔磁桥、以及由所述隔磁桥伸出的端部向外伸出设置的主磁极；

所述隔磁桥的厚度小于所述主磁极的厚度，所述主磁极靠近所述隔磁桥一端到远离所述隔磁桥的端部之间的厚度为由窄向宽变化。

优选地，所述主磁极的横断面呈扇形或锥形。

优选地，所述主磁极上设有对所述磁体远离所述转子铁芯中心的一端卡合的防脱凸起，以防止所述磁体径向向外脱出。

优选地，所述磁体靠近所述转子铁芯中心的端面与所述主磁极靠近所述转子铁芯中心的端部位置对应。

优选地，周向上两相邻的所述隔磁桥之间设有对所述磁体靠近所述转子铁芯中心的一端抵挡的支撑桥；所述支撑桥向远离所述转子铁芯中心一侧拱起对所述磁体靠近中心的端面抵挡。

优选地，所述磁轭的内圈沿周向间隔设置有与所述隔离部对应的至少四个内槽，所述内槽的数量与所述隔离部的数量相同且周向位置一一对应。

优选地，所述至少四个安装槽包括八个，沿所述转子铁芯的外圈沿周向均匀间隔分布。

本发明还构造一种手持型电动工具，包括所述的三相无刷电机。

实施本发明的手持型电动工具及三相无刷电机，具有以下有益效果：本发明手持型电动工具及三相无刷电机的磁体的磁力线沿转子铁芯的切向设置，隔离部的外端大，会将磁体的磁场向外引导，可让磁体的主磁场大部分由安装槽侧面经过隔离部、定子铁芯产生闭合磁路，大部分产生了有效磁路，提高了磁体磁场的利用率。同时，提高了磁路的功率密度和效率，减小电机的齿槽转矩，以及减小负载运行时候的转矩波动，同时还减小了体积从而降低了成本。

本转子结构的电机应用在手持电动工具，转动更平稳，可减小电机负载力矩的波动，从而减小控制器峰值电流，减小了振动，还可以降低噪音。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的三相无刷电机的定子组件和转子组件的组装结构示意图；

图2是图1中的转子组件的结构示意图；

图3是图2中的转子铁芯的结构示意图；

图4是图1中的定子组件和转子组件之间的磁力线分布示意图；

图5是其他实施例中的转子组件的结构示意图；

图6是背景技术中的三相无刷电机的定子组件和转子组件的组装结构示意图；

图7是图6中的转子组件和定子组件之间的磁力线局部分布示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的手持型电动工具包括有三相无刷电机，无刷电机包括定子组件1和转子组件2，定子组件1的中部设有转动孔，转子组件2可转动地设置在转动孔内。

定子组件1包括定子铁芯11和线圈(未图示)，定子铁芯11包括环状本体111和沿环状本体111的内圈间隔排布的六个绕线柱112，绕线柱112向定子铁芯11的中部伸出设置，线圈绕设在绕线柱112上。绕线柱112包括向中心伸出的绕接部1121和位于绕接部1121的内端沿周向设置的感应部1122，在转子组件2转动时感应部1122在定子铁芯11和转子铁芯21之间引导产生磁路。

结合图1至图3所示，转子组件2包括转子铁芯21和八个磁体22，磁体22为磁铁，转子铁芯21的外圈沿周向间隔设有供各磁体22安装的八个安装槽211。每一安装槽211内安装一磁体22，磁体22的磁力线沿转子铁芯21的切向设置，让磁体22切向内嵌于转子铁芯21内。由于磁体22通常为方体结构，所以两安装槽211之间的隔离部213则为内小外大的结构，同时，参考图4所示，由于磁体22的磁力线沿转子铁芯21的切向设置，隔离部213的外端大，会将磁体22的磁场向外引导，可让磁体22的主磁场大部分由安装槽211侧面经过隔离部213、定子铁芯11产生闭合磁路，也就是大部分产生了有效磁路；只有小部分由安装槽211侧面经过隔离部213向转子铁芯21的中部形成闭合磁路，这部分磁路未产生效果，即为无效磁路，因此本发明实施例中无刷电机提高了磁体22磁场的利用率。

本发明实施例中无刷电机的结构可以提高磁路的功率密度和效率，减小电机的齿槽转矩，以及减小负载运行时候的转矩波动。本转子结构的电机应用在手持电动工具，转动更平稳，可减小电机负载力矩的波动，从而减小控制器峰值电流，减小了振动，还可以降低噪音。在相同功率下此结构电机齿槽转力矩比磁钢内嵌时的齿槽转力矩减小6倍，且体积减少20％，减小了体积从而降低了成本。

转子铁芯21包括环状的磁轭212和沿磁轭212外圈间隔分布的八个隔离部213，隔离部213侧向向外伸出，安装槽211形成于周向上两相邻的隔离部213之间。在其他实施例中，安装槽211也可为在转子铁芯21的外圈表面内凹形成。磁轭212的内圈沿周向间隔设置有与隔离部213对应的八个内槽214，内槽214与穿设磁轭212内孔的驱动轴卡合，让转子组件2随驱动轴一起转动。优选地，内槽214的数量与隔离部213的数量相同且周向位置一一对应，可减小通过磁轭212的磁场，提升磁体22的利用率。

在其他实施例中，安装槽211的数量也可为四个或多于四个的其他数量，安装槽211沿转子铁芯21的外圈沿周向均匀间隔分布。对应的，隔离部213、磁体22、内槽214的数量对应的调整，与安装槽211的数量保持一致。

在一些实施例中，隔离部213包括由磁轭212的外壁向外伸出的隔磁桥2131、以及由隔磁桥2131伸出的端部向外伸出设置的主磁极2132。隔磁桥2131的厚度小于主磁极2132的厚度，可以减小磁体22通过隔磁桥2131到磁轭212的磁场，让磁体22的磁场尽量通过主磁极2132向定子组件1通过，提升磁体22的利用率。周向相邻的隔磁桥2131之间的空间也可避免磁体22的磁场通过，让磁体22的磁场大部分通过主磁极2132、定子铁芯11形成闭合磁路。

进一步地，主磁极2132靠近隔磁桥2131一端到远离隔磁桥2131的端部之间的厚度为由窄向宽变化，让磁体22的磁场能向定子铁芯11通过。优选地，主磁极2132的横断面呈扇形，可以为在加工安装槽211的时候在两侧形成隔离部213。在其他实施例中，主磁极2132的横断面也可为锥形等内小外大的结构，以能引导磁体22的磁场向定子组件1通过即可。隔离部213也可整个是横断面为扇形或锥体结构，让磁体22靠近中心的端部与磁轭212之间留有间隙避免磁场通过即可。

在一些实施例中，主磁极2132上设有对磁体22远离转子铁芯21中心的一端卡合的防脱凸起2133，以防止磁体22径向向外脱出。防脱凸起2133形成于主磁极2132与磁体22对应的侧面，优选地，防脱凸起2133位于主磁极2132的外端端部位置，以能预留出足够的空间安装磁体22，并让磁体22尽量靠近定子铁芯11，提升磁场的利用率。

在一些实施例中，磁体22靠近转子铁芯21中心的端面与主磁极2132靠近转子铁芯21中心的端部位置对应，让磁体22的磁场径向出来后直接通过主磁极2132到定子组件1产生闭合磁路，不通过其他结构，提升磁路的效率。优选地，磁体22靠近中心的端面与主磁极2132靠近中心的端部位置平齐，在其他实施例中，也可适当错位。

在如图5所示，在其他实施例中，周向上两相邻的隔磁桥2131之间设有对磁体22靠近转子铁芯21中心的一端抵挡的支撑桥215，进一步地，支撑桥215向远离转子铁芯21中心一侧拱起对磁体22靠近中心的端面抵挡。支撑桥215拱起后与磁体22的端面抵挡，避免磁体22有过多的磁场通过到磁轭212形成无效磁路。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种三相无刷电机，其特征在于，包括定子组件（1）和转子组件（2）；

所述定子组件（1）的中部设有转动孔，所述转子组件（2）可转动地设置在所述转动孔内；

所述转子组件（2）包括转子铁芯（21）和至少四个磁体（22），所述转子铁芯（21）的外圈沿周向间隔设有供各所述磁体（22）安装的至少四个安装槽（211），每一所述安装槽（211）内安装一所述磁体（22），所述磁体（22）的磁力线沿所述转子铁芯（21）的切向设置。

2.根据权利要求1所述的三相无刷电机，其特征在于，所述转子铁芯（21）包括环状的磁轭（212）和沿所述磁轭（212）外圈间隔分布的至少四个隔离部（213），所述隔离部（213）侧向向外伸出，所述安装槽（211）形成于周向上两相邻的隔离部（213）之间。

3.根据权利要求2所述的三相无刷电机，其特征在于，所述隔离部（213）包括由所述磁轭（212）的外壁向外伸出的隔磁桥（2131）、以及由所述隔磁桥（2131）伸出的端部向外伸出设置的主磁极（2132）；

所述隔磁桥（2131）的厚度小于所述主磁极（2132）的厚度，所述主磁极（2132）靠近所述隔磁桥（2131）一端到远离所述隔磁桥（2131）的端部之间的厚度为由窄向宽变化。

4.根据权利要求3所述的三相无刷电机，其特征在于，所述主磁极（2132）的横断面呈扇形或锥形。

5.根据权利要求3所述的三相无刷电机，其特征在于，所述主磁极（2132）上设有对所述磁体（22）远离所述转子铁芯（21）中心的一端卡合的防脱凸起（2133），以防止所述磁体（22）径向向外脱出。

6.根据权利要求3所述的三相无刷电机，其特征在于，所述磁体（22）靠近所述转子铁芯（21）中心的端面与所述主磁极（2132）靠近所述转子铁芯（21）中心的端部位置对应。

7.根据权利要求6所述的三相无刷电机，其特征在于，周向上两相邻的所述隔磁桥（2131）之间设有对所述磁体（22）靠近所述转子铁芯（21）中心的一端抵挡的支撑桥（215）；所述支撑桥（215）向远离所述转子铁芯（21）中心一侧拱起对所述磁体（22）靠近中心的端面抵挡。

8.根据权利要求2至7任一项所述的三相无刷电机，其特征在于，所述磁轭（212）的内圈沿周向间隔设置有与所述隔离部（213）对应的至少四个内槽（214），所述内槽（214）的数量与所述隔离部（213）的数量相同且周向位置一一对应。

9.根据权利要求2至7任一项所述的三相无刷电机，其特征在于，所述至少四个安装槽（211）包括八个，沿所述转子铁芯（21）的外圈沿周向均匀间隔分布。

10.一种手持型电动工具，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的三相无刷电机。