CN1750359A - 无刷直流电机的转子 - Google Patents

Abstract

所公开的是一种无刷直流电机转子，包括一个可转动地布置在定子内圆周上的框架，在径向上以规则的间隔连接在框架的外圆周上的多个转子齿，以及固定在转子齿之间的多个磁铁，这些磁铁在径向上被布置成面对面的侧面具有相同的极性。该无刷直流电机的转子通过最小化磁铁的磁通泄露而提高了电机转矩。

Description

无刷直流电机的转子

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机的转子，更特别地，涉及一种可以通过最小化磁铁的磁通泄露而提高电机转矩的无刷直流电机转子。

背景技术

通常，根据磁路的结构，无刷直流电机被归类为表面安装磁铁型电机和内部永磁式电机。

表面安装磁铁型电机的转矩是由磁铁产生的磁通和定子的风流之间的相互作用而产生的磁转矩。内部永磁式电机的转矩是由定子电流的磁极和转子磁铁磁极的相对位置而产生的不同磁阻而产生的反应力矩的相互作用而产生的转矩和表面安装磁铁型电机的转矩两者的和。

图1是一种传统无刷直流电机的分解透视图，图2是该传统无刷直流电机的平面图。

该传统无刷直流电机包括一个定子102和一个转子104，该定子固定在洗衣机的外壳上用于接收电能，该转子被布置在定子102的外圆周，两者之间有一个预定的空隙，该转子被连接到洗衣机的洗衣水槽上，并当电能作用在定子102上时，该转子与定子102相互作用而转动。

在这，定子102具有一个定子芯106，该定子芯是由多个环形薄片堆叠而成的，多个齿108，这些齿在径向上以预定的间隔固定在定子芯106的外圆周上，以及多个线圈110，这些线圈环绕着每个齿108，用于接收电能。

转子104包括一个转子架120以及多个磁铁122，该转子架具有一个用于安放定子102的空间，并在其外圆周上具有后磁轭即磁通路线，这些磁铁被布置在转子架120的内圆周上。

磁铁122为圆弧状，在径向方向上已被磁化，并在圆周方向上被布置在转子架120的内圆周上。

该传统无刷直流电机的工作原理将说明如下：

当电能作用在线圈110上，通过由转子104的磁铁122形成的磁通与由定子102的线圈110形成的磁通之间的相互作用而产生一个转矩。因此，固定磁铁122的转子架120也开始转动。

如图3所示，该传统无刷直流电机通过转子104的相对位置而显示出磁通分布。由电流作用在定子102的线圈110上的磁极和磁铁122的磁力的磁极之间的相对位置并不产生任何磁阻差异。

在该传统无刷直流电机中，为了提高反电动势，转子104的堆叠长度要大于定子102的堆叠长度，这就是通常所说的突出。这种突出通过将与定子102的线圈110互连的磁铁122的磁通提高一定的量而提高反电动势。在这种情况下，反电动势由转子104的突出部而提高。但是，当突出部超过一个预定值后，反电动势就不会再增加，而是保持一定的水平。因此，电机转矩的提高是有限制的。

图4的图表中显示了该传统无刷直流电机中的突出长度而对应的磁通密度。

在图4中可以看出，在该传统无刷直流电机中，当转子104的突出部增大，磁铁122的磁通密度逐渐增大。当转子104的突出部达到6毫米，磁铁122的磁通密度就不再增大，而是保持在相同的水平。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种无刷直流电机的转子，通过面对面地布置相同极性的磁铁而在圆周方向上最小化磁通泄露，使之可以提高电机的转矩。

为了达到这些以及其他的优点并与本发明的目的一致，如在本文中的具体和广泛的说明中，提供了一种无刷直流电机转子，该转子包括：一个可转动地布置在定子内圆周上的框架；连接到框架的外圆周上并在径向上等间隔布置的转子齿；以及固定在转子齿之间的磁铁，这些磁铁被布置成在径向上相对的两个磁铁极性相同。

优选地，所述的框架形成为圆盘状，并由非磁性材料所组成，在框架的中心上形成有一个用于固定转轴的固定孔。

优选地，转子齿相互分离，并以一定的间隔连接到该框架的外圆周上。

每个转子齿为梯形，其宽度从内向外而逐渐增大，用于接触磁铁的两侧。

在转子齿的内外部分上形成有用于阻止磁铁分离的第一和第二止动突起。

框架、转子齿和磁铁被装配并铸模形成。

磁铁在圆周方向上被磁化，并固定在转子齿之间，使得相对侧面具有相同的极性。

本发明上述的以及其他的目的、特点、方面和优点将会在下面结合附图的详细说明中显得更加清楚。

附图说明

附图用于辅助对本发明的理解，并结合作为本说明中的一部分，这些附图描述了本发明的实施例，连同说明一起用于解释本发明的原理。

在这些附图中：

图1是一种传统无刷直流电机的分解透视图；

图2是该传统无刷直流电机的平面图；

图3是该传统无刷直流电机的磁通分布图；

图4是该传统无刷直流电机的突出长度对应的磁通密度图表；

图5是根据本发明的一种无刷直流电机的透视图；

图6是如图5中的A部分的放大图；

图7是如图6中的B部分的放大图；

图8是根据本发明的无刷直流电机的转子的平面图；

图9是如图8中的C部分的放大图；以及

图10是根据本发明的无刷直流电机的磁通分布图。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，其中结合了附图对这些例子进行说明。

根据本发明的最优选的实施例的一个无刷直流电机转子将在下面结合附图加以说明。

图5是根据本发明的无刷直流电机的透视图，图6是如图5中的A部分的放大图，而图7是如图6中的B部分的放大图。

该无刷直流电机包括一个环形的定子12，围绕在定子12周围的用于接收电能的线圈14，以及一个转子10，该转子10被布置在定子12的内圆周上并与定子12之间有一定的间隙，当电能作用在线圈14上时，该转子通过与定子12的相互作用而转动。

当该无刷直流电机用在一个洗衣机上时，定子12固定在一个固定物体如洗衣机的外壳上，而转子10则连接到该洗衣机的洗衣水槽上，用以转动该洗衣水槽。

定子12具有一个定子芯16，该定子芯由多个圆形薄片堆叠而成，多个定子齿18，这些定子齿在径向方向上以一定的间隔而安装在定子芯16的内圆周上，以及多个线圈14，每个线圈围绕着每个定子齿18并相互连接，用于接收电能。

为了将定子12固定在一个固定物体(图中没有示出)上，在定子芯16的外圆周上以规则的间隔形成多个螺栓可通过的固定孔20。

图8是根据本发明的无刷直流电机转子的平面图，图9是如图8中的C部分的放大图。

转子10包括一个可转动地布置在定子12内圆周上的框架30，该框架的中心上有一根转动轴，多个在径向方向上以规则的间隔连接在框架30外圆周上的转子齿32，以及多个位于转子齿32之间的磁铁34。

框架30形成为一个盘形。用于固定转轴的一个固定孔36形成于框架30的中心上。转子齿32以规则的间隔固定在框架30的外圆周上。优选地，该框架30由一种非磁性材料所组成。

转子齿32在径向方向上以规则的间隔布置在框架30的外圆周上。磁铁34分别固定在转子齿32之间。在这，每个转子齿32为梯形，其宽度从内向外逐渐增大，用于接触磁铁34的两侧。

在转子齿32的内、外部分上形成有用于防止磁铁34分离的第一和第二止动突起40和42。在这，第一止动突起40在宽度方向上从转子齿32的内端上延伸，从而使磁铁34的内表面被钩住，而第二止动突起42在宽度方向上从转子齿32的外端上延伸，从而使磁铁34的外表面被钩住。

优选地，转子齿32通过板金加工硅钢或烧结磁粉制造而成。

转子齿32可以通过连接内表面而结合起来。在这种情况下，通过转子齿32的桥接而产生磁通泄露，从而减小转矩。优选地，转子齿32通过单体制造，而不使用桥接方式，并在径向上固定到框架30上。

用于将转子齿32固定到框架30的外圆周上的固定单元46和48形成于转子齿32和框架30之间。也就是说，固定单元46和48实际上是从转子齿32内端的顶端上突出的凸钩46，以及形成于框架30的外圆周上的钩状槽48。凸钩46被插入到钩状槽48内。

磁铁34固定在转子齿32之间，在径向上布置在框架30的外圆周上，形状为矩形，其中径向上的长度大于圆周方向上的宽度。磁铁34在圆周方向上被磁化，并布置成相对侧面具有相同的极性。

钩在转子齿32的顶面上用于防止磁铁34在向下的方向上分离的钩爪50形成于磁铁34的两侧的顶端上。

当转子齿32在径向上固定到框架30的外圆周上，而磁铁34固定在转子齿32之间后，转子10的部件通过注射模塑法而紧固固定。在这，转子齿32之间的桥由非磁性材料组成，以最小化磁通泄露。

下面将对根据本发明的无刷直流电机的制造过程进行说明。

首先，转子齿32通过板金加工硅钢或烧结磁粉而作为一个单体而制造。转子齿32被放在位于径向上的一个模子中，而磁铁34则被布置在转子齿32之间。由于转子齿32为梯形，磁铁34被布置在转子齿32之间，并与转子齿32接触。在转子齿32的两端上形成的第一和第二止动突起40和42支撑住磁铁34，防止其分离。

通过将形成于转子齿32内圆周上的凸钩48插入到形成于框架30的外圆周上的钩状槽46内，而将转子齿32而框架30相互连接。

转子齿32、磁铁34和框架30通过将一种非磁性材料例如塑料喷入到模子中而合成一体。

下面将对根据本发明的无刷直流电机的工作原理进行说明。

当电能作用在线圈14上，在转子10的磁铁34形成的磁通和定子12的线圈14形成的磁通之间的相互作用而产生一个力矩，用于转动磁铁34。固定磁铁34的框架30随之转动，从而使固定在框架30上的转轴也转动。

电流作用在定子12的线圈14上而产生的磁极与磁铁34的磁力产生的磁极之间的相对位置而产生不同的磁阻，从而产生一个磁阻力矩。如图10所示，该无刷直流电机在圆周方向上展示出具有高磁通密度的磁通分布。

如上所述，与具有同样叠片结构和体积的普通电机相比，这种无刷直流电机通过增大磁通密度而相当地提高了力矩，从而具有较高的电机性能。

此外，围绕在无刷直流电机周围的线圈得以减少，从而降低成本。对于同样的力矩，无刷直流电机可以具有更小的尺寸。

由于本发明可以在不偏离其精神和基本特性的范围内以多种方式实施，因此应当理解除非另有说明，上述的实施例并不被限制于上述说明的细节中，而应当在如权利要求所述的精神和范围之内广泛地解释，因此所有落在这些权利要求的范围内、或等价于权利要求所述的各种变化和修改都应被包含在权利要求中。

Claims (13)

1.一种无刷直流电机的转子，包括：

一个框架，可转动地布置在一个定子的内圆周上；

多个转子齿，这些转子齿在径向上以规则的间隔连接到该框架的外圆周上；以及

多个磁铁，这些磁铁固定在转子齿之间，并在径向上布置成面对面的侧面具有相同的极性。

2.如权利要求1所述的转子，其中该框架形成为一个盘状，并且在框架的中心形成有一个用于固定转轴的固定孔。

3.如权利要求1所述的转子，其中该框架由一种非磁性材料所组成。

4.如权利要求1所述的转子，其中所述的转子齿相互分离，并以规则的间隔连接到框架的外圆周上。

5.如权利要求4所述的转子，其中每个转子齿为梯形，其宽度从内向外逐渐增大，用于连接磁铁的两侧。

6.如权利要求4所述的转子，其中所述的转子齿通过板金加工硅钢制造而成。

7.如权利要求4所述的转子，其中所述的转子齿通过烧结磁粉制造而成。

8.如权利要求4所述的转子，其中在转子齿的内、外部分上形成有用于防止磁铁分离的第一和第二止动突起。

9.如权利要求8所述的转子，其中第一止动突起形成于宽度方向上的转子齿的内端上，用于支撑磁铁的内表面，而第二止动突起形成于宽度方向上的转子齿的外端上，用于支撑磁铁的外表面。

10.如权利要求1所述的转子，其中在转子齿的内侧顶面上形成有凸钩，而凸钩所插入的钩状槽则在圆周方向上形成于框架外表面上。

11.如权利要求1所述的转子，其中框架、转子齿和磁铁被组装并铸模形成。

12.如权利要求1所述的转子，其中磁铁在圆周方向上被磁化，并被固定在转子齿之间，从而使面对面的侧面具有相同的极性。

13.如权利要求12所述的转子，其中钩在转子齿顶面上的凸钩形成于磁铁的两侧上。

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