CN106451857A - 一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件，包括以冲压绕卷成圆环状并以焊接或扣环封口固定形成一体式结构的钢圈套、压进钢圈套内并与钢圈套内壁紧密贴紧固定的一体式磁环，一体式磁环采用注塑成型模具一体成型并被注塑成型模具内部的斜磁磁路充磁部件以充磁方式磁化产生斜磁磁路，斜磁磁路以一体式磁环的轴心线环形阵列倾斜设置令斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成夹角，倾斜夹角的角度为1°‑18°，具体根据磁场极数而定；该斜磁磁路磁环组件的结构方式相比现有技术的直磁磁路磁环结构方式无论在转速、电机启动速度、所需功率上均有提升；应用于电机上时的共振率降低，换相顺畅，噪音小，降噪效果明显。

Description

一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件及其生产 方法

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机外转子磁环组件，尤其涉及一种大型吊扇等风机用、具有斜磁磁路的无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件及其生产方法。

背景技术

目前，现有的无刷直流电机驱动，得到越来越多的人们关注，这种无刷直流电机用的永磁转子的制造一般采用磁瓦粘接在磁箍上，或者采用磁体与磁环注塑为一体。粘接磁瓦的方法经常会因整个工艺流程中个别环节处理不到位，导致磁体性能下降或不稳定；注塑的方法虽好，坚固可靠，但由于端部有一定厚度的注塑料，导致磁体位置检测时困难，需要增加一辅助磁极，增加了制造的复杂性，例如在电机外转子铁套内固定设置多个永磁铁，但由于永磁铁加工制造过程中的尺寸偏差比较大，很难将多个永磁铁做成一整个圆形，相邻的永磁铁之间都有一定的间隙，这会造成电机运转不平稳和增大了阻力，降低了电机的效率。

针对上述情况，也逐步开发了一种以一体式的磁环和钢圈组合形成的磁环组件，此磁环组件生产工装时采用胶水粘结的形式固定，如中国专利号201020541857.1所公开的《一种用于装饰吊扇的直流电机的转子》，此结构的钢圈采用车削方式制成一体结构，无任何的连接位等，由于此结构的钢圈相对较薄（约3mm）的情况下，表面需进行车削加工，其装夹时会令钢圈内外径产生变形，故制作过程中不能保证圆环形的状态，会出现椭圆状，椭圆度为0.2~0.6mm呈不稳定状态。在一体式的磁环工装压入钢圈时，由于钢圈已产生椭圆的形变，磁环安装入钢圈后也会随着椭圆形变而造成更大的椭圆形变，严重时由于钢圈的椭圆形变太大造成磁环不能压入钢圈内，严重影响电机的性能；且磁环在工装时也会存在磨损的情况，令压装后的磁环圆度由原来的0.1mm变为约0.7mm圆度，无法达到要求需要后续增加内径精车加工工序，但不能修复钢圈外圆的变形。另外，此种结构由于工装方式及制备方式的原因，其整体产品的磁极差波动大，在0.5%左右，容易出现偏心的情形，且安装在无刷电机上噪音较大，震动也大且明显，耗电大。还有，此结构产品的磁N、S极最大极差有32.26mT，占20%左右，表磁极差大，严重影响电机的性能，造成电机运行晃动噪音等不良现象；磁面积偏差最大超过5%以上，磁面积偏差较大，同样严重影响电机的性能，造成电机运行晃动噪音等不良现象。

为了解决上述的情况，本申请人也申请了中国专利号为ZL 201620039278.4的《一种无刷直流电机外转子磁环组件》，该磁环组件内产生的磁路为直磁磁路，即直磁磁路的中心轴线是与磁环的中心轴线平行的，应用于电机上时，转动的启动速度较慢，转速也较慢，一般为210转/min,且保持转速不变的情况下所需功率较大，一般为35W；另外，共振率也高，电机震动明显，也会造成一些换相不顺畅，安装在无刷电机上使用时造成噪音也较大，耗电大，严重影响电机的性能，造成电机运行晃动噪音等不良现象。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件，该无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件采用一体式磁环冲压入钢圈套内并与钢圈套内壁紧密贴紧固定的结构形式，且一体式磁环采用注塑成型模具一体成型并被注塑成型模具内部的斜磁磁路充磁部件以充磁方式磁化产生斜磁磁路，一体式磁环在注塑的同时被模具内的斜磁磁路充磁部件所磁化，具备了相同倾斜夹角的斜磁磁路的特性，一体式磁环的斜磁磁路的轴心线相对一体式磁环的轴心线形成一定的倾斜夹角，其倾斜夹角的角度为1°-18°，具体根据磁场极数而定；如电机启动到同等转速时，直磁磁路磁环组件的启动时间为3.4s，斜磁磁路磁环组件的启动时间为0.7S；例如，设置有八个斜磁磁路，斜磁磁路磁环组件的电机转速为248转/min比直磁磁路磁环组件的电机转速210转/min快18%左右，而在相同转速下，斜磁磁路磁环组件的电机所需功率为24W，直磁磁路磁环组件的电机所需功率为35W，功耗节能30%左右。该新结构的斜磁磁路磁环组件应用于电机上时的共振率降低，电机震动不明显或基本无震感，换相顺畅，安装在无刷电机上使用时噪音小，降噪效果明显，耗电小，性能稳定，从而使电机能够稳定运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件，包括以冲压绕卷成圆环状并以焊接或扣环封口固定形成一体式结构的钢圈套、压进钢圈套内并与钢圈套内壁紧密贴紧固定的一体式磁环，所述的一体式磁环采用注塑成型模具一体成型并被注塑成型模具内部的斜磁磁路充磁部件以充磁方式磁化产生斜磁磁路，斜磁磁路以一体式磁环的轴心线环形阵列倾斜设置令斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成夹角，倾斜夹角的角度为1°-18°；所述的一体式钢圈套内径为60mm~160mm±0.05mm，一体式钢圈套外径为66mm~166mm ±0.05 mm，同心度≤0.10mm；所述的一体式磁环内径为50mm~140mm±0.08mm，一体式磁环外径为60mm~160mm±0.10 mm。

进一步的，所述的一体式磁环产生的斜磁磁路形成四个N极和四个S极的八个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为5°-15°。

或者是，所述的一体式磁环产生的斜磁磁路形成六个N极和六个S极的十二个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为3°-12°。

又或者是，所述的一体式磁环产生的斜磁磁路形成八个N极和八个S极的十六个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为2°-10°。

另外，本发明还涉及斜磁磁路磁环组件的生产方法，包括如下步骤：

（1）预先制备内部具有多极斜磁磁路充磁部件的注塑成型模具，多极斜磁磁路充磁部件由多个高磁能积制作的斜向强磁体组成，斜向强磁体的数量和倾斜角度由所需产出的斜磁磁路数量而定；

（2）把料温在250度-300度时熔融后注入注塑成型模具的模具型腔，同时其内部磁畴根据外部的斜向强磁体产生的斜向强磁场流向进行分布，充磁形成多极斜磁磁路，冷却后形成具有多级斜磁磁路的一体式斜磁磁路磁环；

（3）将一体式斜磁磁路磁环压入以冲压绕卷成圆环状并以焊接或扣环封口固定形成一体式结构的钢圈套内，形成斜磁磁路磁环组件。

综上所述，本发明的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件采用一体式磁环冲压入钢圈套内并与钢圈套内壁紧密贴紧固定的结构形式，且一体式磁环采用注塑成型模具一体成型并被注塑成型模具内部的斜磁磁路充磁部件以充磁方式磁化产生斜磁磁路，一体式磁环在注塑的同时被模具内的斜磁磁路充磁部件所磁化，具备了相同倾斜夹角的斜磁磁路的特性，一体式磁环的斜磁磁路的轴心线相对一体式磁环的轴心线形成一定的倾斜夹角，其倾斜夹角的角度为1°-18°，具体根据磁场极数而定；如电机启动到同等转速时，直磁磁路磁环组件的启动时间为3.4s，斜磁磁路磁环组件的启动时间为0.7S；例如，设置有八个斜磁磁路，斜磁磁路磁环组件的电机转速为248转/min比直磁磁路磁环组件的电机转速210转/min快18%左右，而在相同转速下，斜磁磁路磁环组件的电机所需功率为24W，直磁磁路磁环组件的电机所需功率为35W，功耗节能30%左右。该新结构的斜磁磁路磁环组件应用于电机上时的共振率降低，电机震动不明显或基本无震感，换相顺畅，安装在无刷电机上使用时噪音小，降噪效果明显，耗电小，性能稳定，从而使电机能够稳定运行。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的结构示意图；

图2是本发明实施例1的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的俯视图；

图3是本发明实施例1的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的剖面图；

图4是本发明实施例1的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的斜磁磁路分布的示意图；

图5是本发明实施例1的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的斜磁磁路分布倾斜的示意图；

图6是本发明实施例2的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的斜磁磁路分布的示意图；

图7是本发明实施例2的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的斜磁磁路分布倾斜的示意图；

图8是本发明实施例3的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的斜磁磁路分布的示意图；

图9是本发明实施例3的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件的斜磁磁路分布倾斜的示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例1所描述的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件，如图1、图2、图3、图4和图5所示，包括以冲压绕卷成圆环状并以焊接或扣环封口固定形成一体式结构的钢圈套1、压进钢圈套内并与钢圈套内壁紧密贴紧固定的一体式磁环2，所述的一体式磁环采用注塑成型模具一体成型并被注塑成型模具内部的斜磁磁路充磁部件以充磁方式磁化产生斜磁磁路3，斜磁磁路以一体式磁环的轴心线环形阵列倾斜设置令斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成夹角，倾斜夹角的角度为1°-18°；所述的一体式钢圈套内径为60mm~160mm±0.05mm，一体式钢圈套外径为66mm~166mm ±0.05 mm，同心度≤0.10mm；所述的一体式磁环内径为50mm~140mm±0.08mm，一体式磁环外径为60mm~160mm±0.10 mm。

该一体式磁环产生的斜磁磁路形成四个N极和四个S极的八个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为5°-15°。

另外，本实施例还涉及斜磁磁路磁环组件的生产方法，包括如下步骤：

（1）预先制备内部具有多极斜磁磁路充磁部件的注塑成型模具，多极斜磁磁路充磁部件由多个高磁能积制作的斜向强磁体组成，斜向强磁体的数量和倾斜角度由所需产出的斜磁磁路数量而定；

（2）把料温在250度-300度时熔融后注入注塑成型模具的模具型腔，同时其内部磁畴根据外部的斜向强磁体产生的斜向强磁场流向进行分布，充磁形成多极斜磁磁路，冷却后形成具有多级斜磁磁路的一体式斜磁磁路磁环；

（3）将一体式斜磁磁路磁环压入以冲压绕卷成圆环状并以焊接或扣环封口固定形成一体式结构的钢圈套内，形成斜磁磁路磁环组件。

现实际测量一体式磁环数据如下：

八极斜磁与直磁对比实验数据如下：

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上进行改变，具体为产生的斜磁磁路的数量和排布不同，具体为：

如图6和图7所示，一体式磁环产生的斜磁磁路形成六个N极和六个S极的十二个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为3°-12°。

现实际测量一体式磁环数据如下：

十二极斜磁与直磁对比实验数据如下：

实施例3

本实施例3同样是在实施例1的基础上进行改变，具体为斜磁体的数量和排布不同，具体为：

如图8和图9所示，该一体式磁环产生的斜磁磁路形成八个N极和八个S极的十六个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为2°-10°。

现实际测量一体式磁环数据如下：

十六极斜磁与直磁对比实验数据如下：

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件，包括以冲压绕卷成圆环状并以焊接或扣环封口固定形成一体式结构的钢圈套、压进钢圈套内并与钢圈套内壁紧密贴紧固定的一体式磁环，其特征在于，所述的一体式磁环采用注塑成型模具一体成型并被注塑成型模具内部的斜磁磁路充磁部件以充磁方式磁化产生斜磁磁路，斜磁磁路以一体式磁环的轴心线环形阵列倾斜设置令斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成夹角，倾斜夹角的角度为1°-18°；所述的一体式钢圈套内径为60mm~160mm±0.05mm，一体式钢圈套外径为66mm~166mm ±0.05 mm，同心度≤0.10mm；所述的一体式磁环内径为50mm~140mm±0.08mm，一体式磁环外径为60mm~160mm±0.10 mm。

2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件，其特征在于，所述的一体式磁环产生的斜磁磁路形成四个N极和四个S极的八个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为5°-15°。

3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件，其特征在于，所述的一体式磁环产生的斜磁磁路形成六个N极和六个S极的十二个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为3°-12°。

4.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机外转子用的斜磁磁路磁环组件，其特征在于，所述的一体式磁环产生的斜磁磁路形成八个N极和八个S极的十六个磁场，每个斜磁磁路的轴心线与一体式磁环的轴心线形成的夹角为2°-10°。

5.一种权利要求 1 的斜磁磁路磁环组件的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）预先制备内部具有多极斜磁磁路充磁部件的注塑成型模具，多极斜磁磁路充磁部件由多个高磁能积制作的斜向强磁体组成，斜向强磁体的数量和倾斜角度由所需产出的斜磁磁路数量而定；

（2）把料温在250度-300度时熔融后注入注塑成型模具的模具型腔，同时其内部磁畴根据外部的斜向强磁体产生的斜向强磁场流向进行分布，充磁形成多极斜磁磁路，冷却后形成具有多级斜磁磁路的一体式斜磁磁路磁环；

（3）将一体式斜磁磁路磁环压入以冲压绕卷成圆环状并以焊接或扣环封口固定形成一体式结构的钢圈套内，形成斜磁磁路磁环组件。