CN111756138A - 无刷直流电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机，其优点在于把复杂结构设计在转子冲片和定子冲片上，将转子冲片设计为不规则圆，以不均匀电机气隙设计，仿照磁路正弦波设计思路，优化极弧系数，使无刷直流电机反电势的波形接近正弦波，同时将定子冲片的靴部内表面围成的圆形也设计为不规则圆，使极弧系数进一步优化，两者相结合使无刷直流电机反电势的波形顺滑，且更接近正弦波，从而使转子的振动更小，噪音相应更低；且简化了磁钢结构，仅为方条结构，没有圆弧设计，磁钢加工材料利用率高，且所用磁钢数量不用增加，总体成本低。

Description

无刷直流电机
技术领域
本发明涉及一种无刷直流电机。
背景技术
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷直流电机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷；它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。无刷直流电机在电子换向时会产生反电势，反电势不正弦(也称正弦波畸变)则运行不顺滑，转子会产生振动，这是无刷直流电机噪音的主要来源之一。
现有无刷直流电机反电势正弦波设计方案，多集中在对转子的改造，普遍采用表贴式磁钢面包型设计(也称表贴式转子设计)或内嵌入磁钢多极设计(也称内嵌式转子设计)。其中，表贴式转子设计方案的不足在于：磁钢设计为面包型，磁钢加工工艺成本较高，而且转子需要增加磁钢套设计，电机装配工艺及成本较高；内嵌式转子设计方案的不足在于，多采用聚磁方案设计，磁钢数量的增多，增加了材料成本，以及装配工艺成本。这两种方案的改进点都在磁钢方面，且成本较。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无刷直流电机，同时对转子冲片和定子冲片进行改进，使得无刷直流电机的反电势波形圆滑，且更为接近正弦波设计，噪音更小，生产成本低。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无刷直流电机，包括转子和定子，所述转子的转子冲片内设有多个磁钢槽，所述定子的定子冲片由轭部与多个齿部及齿冠的靴部连接组成；转子冲片磁钢槽翼部隔磁桥的外沿为第一直线段，第一直线段之间通过外圆弧相连，第一直线段与相连的外圆弧均相切，外圆弧与转子冲片的内圆偏心设置；定子冲片靴部内侧由圆弧段和两旁对称的第二直线段构成，第二直线段与相连的圆弧段相切。
与现有技术相比，本发明的优点在于把复杂结构设计在转子冲片和定子冲片上，将转子冲片设计为不规则圆，以不均匀电机气隙设计，仿照磁路正弦波设计思路，优化极弧系数，使无刷直流电机反电势的波形接近正弦波，同时将定子冲片的靴部内表面围成的圆形也设计为不规则圆，使极弧系数进一步优化，两者相结合使无刷直流电机反电势的波形顺滑，且更接近正弦波，从而使转子的振动更小，噪音相应更低；且简化了磁钢结构，仅为方条结构，没有圆弧设计，磁钢加工材料利用率高，且所用磁钢数量不用增加，总体成本低。
作为优选，所述外圆弧与内圆的偏心距离为1～3mm。极弧系数较为优化，无刷直流电机反电势正弦波的畸变率小。
作为最优，所述外圆弧与内圆的偏心距离为2mm。极弧系数最优，无刷直流电机反电势正弦波的畸变率最小。
作为优选，磁钢槽端部之间的导磁桥的宽度为0.4～0.8mm；所述隔磁桥的宽度为0.4～0.8mm。减少漏磁，提高磁能利用率。
作为最优，所述磁钢槽端部之间的导磁桥的宽度为0.5mm；所述隔磁桥的宽度为0.53mm。减少漏磁的效果最优，磁能利用率最高，且转子冲片具有足够的强度。
作为优选，所述第一直线段外轭部切除的最大高度为0.3～1mm。用于优化极弧系数，效果较优。
作为最优，所述第一直线段外轭部切除的最大高度为0.59mm。用于优化极弧系数，效果最好。
作为优选，所述圆弧段的角度为10°～30°。用于优化极弧系数，具体根据齿部的数量来设计，齿数越多圆弧段的角度越小，齿数少则圆弧段的角度可以设计的大些。
作为最优，所述齿部为6个，所述圆弧段的角度为20°。极弧系数最优化，无刷直流电机反电势正弦波畸形率最小，转子的振动最小，噪音最低。
作为改进，靴部两翼直线之间形成的夹角为60°。使相邻靴部之间的空隙为平行通道，方便绕线装置的进出。
附图说明
图1为本发明的立体示意图。
图2为本发明的剖视示意图。
图3为本发明转子冲片的俯视放大图。
图4为本发明定子冲片的俯视放大图。
图5为图4的局部放大图。
图6为本发明转子冲片与定子冲片的装配示意图。
图7为转子冲片为圆形且定子冲片靴部内表面围成圆形的普通无刷直流电机反电势的波形图。
图8为转子冲片不规则圆形而定子冲片靴部内表面围成圆形的改进型无刷直流电机反电势的波形图。
图9为本发明无刷直流电机反电势的波形图。
图中所示：1、转子冲片，1.1、磁钢槽，1.2、隔磁桥，1.3、导磁桥；2、定子冲片，2.1、轭部，2.2、齿部，2.3、靴部；100、无刷直流电机，101、转子，102、定子，103、霍尔组件，104、前端盖，105、后端盖。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例如图1和2所示为一种无刷直流电机100，包括转子101、定子102、霍尔组件103、前端盖104和后端盖105。转子101包括多个转子冲片1、转轴和固定安装在转子冲片1磁钢槽1.1内的长条形永磁体磁钢；定子102包括多个定子冲片2、绝缘骨架和电枢绕组。
在本优选实施例中，转子101的转子冲片1如图3所示内设有圆周均匀分布的4个磁钢槽1.1，磁钢槽1.1翼部隔磁桥1.2的外沿为第一直线段L1，第一直线段L1之间通过外圆弧a1相连，第一直线段L1与相连的外圆弧a1均相切，外圆弧a1与转子冲片1的内圆s偏心设置。其中，多个外圆弧a1顶点形成的外圈的直径为20.4mm，外圆弧a1与内圆s的偏心距离e为2mm；磁钢槽1.1的磁钢安装宽度为10.1mm，磁钢槽1.1的磁钢安装厚度为2.0mm，内嵌的磁钢为普通长条形永磁体，材料加工利用率高，成本低；磁钢槽1.1端部之间的导磁桥13的宽度d2为0.5mm，隔磁桥12的宽度d1为0.53mm，漏磁少，磁能利用率高；第一直线段L1外轭部切除的最大高度d3为0.59mm，极弧系数优化效果最佳。单独对转子冲片1进行改进后的无刷直流电机，其反电势的波形图如图8，反电势波形无明显的反复，和正弦波的重叠率在85％，但在波峰和波谷处还不够顺滑，有明显的拐点，转子的振动幅度小于普通无刷直流电机的，依然会有噪音，与本发明的相比相对明显。
基于上述情况，本发明还对定子102的定子冲片2进行了改进，定子冲片2如图4和5所示，由外圈轭部2.1与6个齿部2.2及齿冠的靴部2.3连接组成，靴部2.3内侧由圆弧段a2和两旁对称的第二直线段L2构成，第二直线段L2与圆弧段a2均相切。其中，靴部2.3圆弧段a2的角度为20°，同一靴部2.3第二直线段L2之间的夹角b为160°，靴部2.3切除部分的最大距离d4为0.36mm，极弧系数优化效果最佳。另外，靴部2.3两翼直线之间形成的夹角c为60°，相邻靴部2.3之间的空隙为平行通道，绕线装置的定位更为简单，绕线装置进出齿槽更为方便，降低绕线与靴部2.3的触碰可能，绕线优良率得到提升。
同时对转子101的转子冲片1和定子102的定子冲片2进行改进后，本发明反电势的波形图如图9所示，已经和正弦波非常接近，达到95％的重叠率，且反电势各个时间段的变化都很顺滑，因此转子的振动很小，噪音很低，客户使用体验好。而且，只使用了4条磁钢，且为普通的长条形，材料加工利用率高，生产成本低。
而普通的无刷直流电机，转子冲片为圆形且定子冲片靴部内表面围成的为圆形的情况下，其反电势的波形图如图7所示，在波峰和波谷处都有一个反复变化，这种波形也称为方波，转子会有明显的振动，噪音比较明显，影响客户使用体验。
当然，本发明的保护范围不局限于6个齿部2.2；齿部2.2的增多，圆弧段a2的角度相应缩小，齿部2.2的减少，则圆弧段a2的角度相应增大。如设置4个齿部2.2时，圆弧段a2的角度调整为30°，靴部2.3两翼直线之间形成的夹角c为90°，保持相邻靴部2.3之间的空隙为平行通道，方便绕线装置进出齿槽；相应的，靴部2.3切除部分的最大距离d4为0.5mm时，极弧系数较好。如齿部2.2为12个时，圆弧段a2的角度调整为10°，靴部2.3两翼直线之间形成的夹角c为30°，保持相邻靴部2.3之间的空隙为平行通道，方便绕线装置进出齿槽；相应的，靴部2.3切除部分的最大距离d4为0.2mm时，极弧系数较好。
转子冲片1与定子冲片2装配后的位置关系如图6所示。转子冲片1与定子冲片2之间还有些间隙，转子冲片1的外圆弧a1顶点形成的外圈直径还可以有所变化，外圆弧a1顶点形成的外圈直径的调整范围在20～20.8mm。相应的，外圆弧a1与内圆s的偏心距离e也需要进行调整，一般调整到1～3mm；磁钢槽1.1端部之间的导磁桥1.3的宽度d2调整到0.4～0.8mm；隔磁桥1.2的宽度d1调整到0.4～0.8mm。同步的，磁钢槽1.1的磁钢安装宽度为9.0～11.0mm，磁钢槽1.1的磁钢安装厚度为1.5～2.5mm；第一直线段L1外轭部切除的最大高度d3在0.3～1mm。

Claims (10)

1.一种无刷直流电机，包括转子(101)和定子(102)，所述转子(101)的转子冲片(1)内设有多个磁钢槽(1.1)，所述定子(102)的定子冲片(2)由轭部(2.1)与多个齿部(2.2)及齿冠的靴部(2.3)连接组成；其特征在于，转子冲片(1)磁钢槽(1.1)翼部隔磁桥(1.2)的外沿为第一直线段(L1)，第一直线段(L1)之间通过外圆弧(a1)相连，第一直线段(L1)与相连的外圆弧(a1)均相切，外圆弧(a1)与转子冲片(1)的内圆(s)偏心设置；定子冲片(2)靴部(2.3)内侧由圆弧段(a2)和两旁对称的第二直线段(L2)构成，第二直线段(L2)与相连的圆弧段(a2)相切。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：所述外圆弧(a1)与内圆(s)的偏心距离(e)为1～3mm。
3.根据权利要求2所述的无刷直流电机，其特征在于：所述外圆弧(a1)与内圆(s)的偏心距离(e)为2mm。
4.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：磁钢槽(1.1)端部之间的导磁桥(1.3)的宽度(d2)为0.4～0.8mm；所述隔磁桥(1.2)的宽度(d1)为0.4～0.8mm。
5.根据权利要求4所述的无刷直流电机，其特征在于：所述导磁桥(1.3)的宽度(d2)为0.5mm；所述隔磁桥(1.2)的宽度(d1)为0.53mm。
6.根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于：所述第一直线段(L1)外轭部切除的最大高度(d3)为0.3～1mm。
7.根据权利要求6所述的无刷直流电机，其特征在于：所述第一直线段(L1)外轭部切除的最大高度(d3)为0.59mm。
8.根据权利要求1至7任一项所述的无刷直流电机，其特征在于：所述圆弧段(a2)的角度为10°～30°。
9.根据权利要求8所述的无刷直流电机，其特征在于：所述齿部(2.2)为6个，所述圆弧段(a2)的角度为20°。
10.根据权利要求9所述的无刷直流电机，其特征在于：靴部(2.3)两翼直线之间形成的夹角(c)为60°。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112701821A (zh) * 2020-12-24 2021-04-23 珠海格力电器股份有限公司 电机转子和电机
CN112994281A (zh) * 2021-04-06 2021-06-18 珠海格力电器股份有限公司 电机定子和永磁同步电机
WO2023103225A1 (zh) * 2021-12-08 2023-06-15 安徽威灵汽车部件有限公司 转子冲片、转子、电机、电动助力转向系统和车辆

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008099418A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 永久磁石埋込型電動機
CN105186816A (zh) * 2015-07-16 2015-12-23 博格思众（常州）电机电器有限公司 定子和转子的组合结构
CN206023399U (zh) * 2016-08-04 2017-03-15 日本电产凯宇汽车电器（江苏）有限公司 一种pmsm电机的ipm转子
CN107492960A (zh) * 2017-09-07 2017-12-19 日本电产凯宇汽车电器（江苏）有限公司 一种永磁同步电机转子的冲片外圆结构
CN108292865A (zh) * 2016-09-29 2018-07-17 翰昂汽车零部件有限公司 无刷直流电机
CN209786893U (zh) * 2019-04-25 2019-12-13 东莞劲威新能源科技有限公司 一种转子冲片、转子及电机
CN209881508U (zh) * 2019-05-24 2019-12-31 江苏超力电器有限公司 一种汽车二次空气泵无刷电机组件

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008099418A (ja) * 2006-10-11 2008-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 永久磁石埋込型電動機
CN105186816A (zh) * 2015-07-16 2015-12-23 博格思众（常州）电机电器有限公司 定子和转子的组合结构
CN206023399U (zh) * 2016-08-04 2017-03-15 日本电产凯宇汽车电器（江苏）有限公司 一种pmsm电机的ipm转子
CN108292865A (zh) * 2016-09-29 2018-07-17 翰昂汽车零部件有限公司 无刷直流电机
CN107492960A (zh) * 2017-09-07 2017-12-19 日本电产凯宇汽车电器（江苏）有限公司 一种永磁同步电机转子的冲片外圆结构
CN209786893U (zh) * 2019-04-25 2019-12-13 东莞劲威新能源科技有限公司 一种转子冲片、转子及电机
CN209881508U (zh) * 2019-05-24 2019-12-31 江苏超力电器有限公司 一种汽车二次空气泵无刷电机组件

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112701821A (zh) * 2020-12-24 2021-04-23 珠海格力电器股份有限公司 电机转子和电机
CN112994281A (zh) * 2021-04-06 2021-06-18 珠海格力电器股份有限公司 电机定子和永磁同步电机
CN112994281B (zh) * 2021-04-06 2022-03-15 珠海格力电器股份有限公司 电机定子和永磁同步电机
WO2023103225A1 (zh) * 2021-12-08 2023-06-15 安徽威灵汽车部件有限公司 转子冲片、转子、电机、电动助力转向系统和车辆

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