CN1862913A - 一种无刷直流电机及其专用定子铁芯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于旋转数据记录盘的主轴电机。本发明涉及的铁芯结构为：定子铁芯中央设有通孔，定子铁芯圆周上均匀分布有若干个极，每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小，定子铁芯的极外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.01－1.1，所述极为4－10个，所述定子铁芯的极的外轮廓为弧形或直线形或其它曲线形。它启动力矩大，电机的启动时间和使电机转子达到高速平衡均速转动的时间较短。
Description
技术领域
本发明涉及一种无刷直流电机，特别涉及一种用于旋转数据记录盘(下文中称之为“光盘”)如CD，DVD，CD-ROM，DVD-ROM的主轴电机。
技术背景
在光盘播放器中，在光盘和转盘没有振动和偏心运动的前提下，旋转电机需要以高速度来旋转光盘。为了使旋转电机旋转时没有振动和偏心运动，在光盘高速旋转的过程中稳定装载光盘中的转盘来保持光盘平衡和获得旋转电机的耐久性都十分重要。
故有人提出了一种名为光盘播放器的旋转电机(申请号：03122307.9)，它包括：具有转轴的电机，与转轴共同旋转并且具有环形轨道凹槽的转盘，在轨道凹槽上沿轨道凹槽运动以补偿偏心力的移动构件，碰撞和散开引导装置，其中，由于离心力与轨道凹槽和移动构件之间的摩擦力，当移动构件以非均匀位移排列时，具有来自轨道凹槽高度的碰撞和散开引导装置导致发生在移动构件之间并且使其相互分开的反弹现象。
电机转子部分增设移动构件势必会使电机转子的重量上升，必然要求电机启动时的力矩增大，同时启动时间和使电机转子达到高速平衡均速转动的时间也会延长。
发明内容
本发明目的在于提供一种启动力矩大，电机的启动时间和使电机转子达到高速平衡均速转动的时间较短的无刷直流电机及其专用定子铁芯，解决了现有电机因电机转子部分增设移动构件而使得电机启动时的力矩增大，同时启动时间和使电机转子达到高速平衡均速转动的时间也会延长等问题。
本发明的上述技术目的主要是通过以下技术方案解决的：无刷直流电机，包括定子铁芯，转轴，转子罩和设于转子罩内壁的转子，转轴穿过定子铁芯中央的通孔并可旋转地支承在定子铁芯内，转子罩与转轴一起转动，转轴上端设有与其同步转动的盘芯和托盘，转子罩下部设有PCB板和PCB底板，托盘设有周向闭合的环形槽，环形槽下方设有支承板，支承板与环形槽形成的腔体内设有若干滚珠，所述的转轴下方设有磁钢，所述定子铁芯圆周上均匀分布有4-10个极，每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小，定子铁芯的极外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.01-1.1。将定子铁芯极设计成外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小的结构，据磁导计算公式g(2πμ)/(lnR/r)，R代表每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离，r代表定子铁芯内径，因每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R各处不一，所以磁导也不一样，推动旋转的磁力也不一致，距离大处的磁导就要比距离小处的磁导要强，在空气隙中损耗也较少。所以它产生的转矩也较大，从而推动电机转子向某一方向旋转，每个极上都是如此结构，那所有的磁力将会有方向的推动转子转动。利用定子铁芯与转子磁钢的气隙大小来控制电机磁路走向，气隙小的铁芯端通过的磁力线密集，气隙大的铁芯端通过的磁力线地疏散，从而使铁芯快速加速到恒定转速，从而使电机缩短启动时间，在最短的时间内使电机转子达到高速平衡均速转动。其中，通过磁钢与转轴间的磁性吸力可抑制转轴高速旋转时因重心偏离而引起的轴向震动，保证对光盘读写数据的稳定性，适应了高速读写光盘中的数据的要求。
作为优选，所述的极的外轮廓为弧形；或所述的极的外轮廓为直线形；所述的极的外轮也可以是其它曲线形。
作为优选，所述的PCB底板设有上凸的空心凸体，所述的PCB板设有可供所述空心凸体穿过的通孔，所述的空心凸体穿过PCB板通孔后的端部设有外翻结构。当PCB板上电路焊好后，将PCB板和PCB底板重叠置于设有卷边头的冲床上充压即可使PCB板和PCB底板铆合，其减少了本发明的加工工序，可加强PCB板和PCB底板相对于转轴的对称性，使电机运转时重心偏离度小，增加电机运转的稳定性，提高了光盘数据读写的稳定性。
作为优选，所述的转轴外设有含油轴承，所述轴承内面设有凹面；所述的凹面为锥形或弧形，所述锥形的凹面与转轴轴线的夹角为0.5°-1.5°。其中，在轴承内面设置凹面可减小转轴与轴承的接触面，从而减小了转轴与轴承间的摩擦和发热，延长了本发明的使用寿命。
作为优选，所述的转轴的下端面呈弧面。其中，转轴下端面设计成弧形可减小转轴与其下部支撑体间的摩擦，降低了电机的能耗，并延长了电机的使用寿命。
作为优选，所述托盘上设有光盘板，所述光盘板与设于其上的压盘间设有弹簧，在光盘板与压盘间设置弹簧可缓冲电机转轴的轴向震动，提高了光盘数据读写的稳定性。
无刷直流电机专用定子铁芯，定子铁芯中央设有通孔，定子铁芯圆周上均匀分布有若干个极，每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小，定子铁芯的极外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.01-1.1，所述极为4-10个，所述定子铁芯的极的外轮廓为弧形或直线形或其它曲线形。
因此，本发明具有启动力矩大，电机的启动时间和使电机转子达到高速平衡均速转动的时间较短等特点。将定子铁芯极设计成外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小的结构，据磁导计算公式g(2πμ)/(lnR/r)，R代表每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离，r代表定子铁芯内径，因每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R各处不一，所以磁导也不一样，推动旋转的磁力也不一致，距离大处的磁导就要比距离小处的磁导要强，在空气隙中损耗也较少，所以它产生的转矩也较大，从而推动电机转子向某一方向旋转，每个极上都是如此结构，那所有的磁力将会有方向的推动转子转动。利用定子铁芯与转子磁钢的气隙大小来控制电机磁路走向，气隙小的铁芯端通过的磁力线密集，气隙大的铁芯端通过的磁力线地疏散，从而使铁芯快速加速到恒定转速，从而使电机缩短启动时间，在最短的时间内使电机转子达到高速平衡均速转动。其中，通过磁钢与转轴间的磁性吸力可抑制转轴高速旋转时因重心偏离而引起的轴向震动，保证对光盘读写数据的稳定性，适应了高速读写光盘中的数据的要求。
附图说明
附图1是本发明的一种剖视结构示意图；
附图2是本发明的一种仰视结构示意图；
附图3是本发明的一种俯视结构示意图；
附图4是本发明PCB板和PCB底板铆接的局部放大图；
附图5是本使用新型定子铁芯与转子罩的装配平面示意图；
附图6是本发明定子铁芯的一种立体结构示意图。
具体实施例
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：如图1、图2、图3、图4和图5所示，电机包括定子铁芯18，转轴1，转子罩6和设于转子罩内壁的转子19，转轴1穿过定子铁芯中央的通孔182并可旋转地支承在定子铁芯内，转子罩6与转轴一起转动，转轴上端设有与其同步转动的盘芯2和托盘5，托盘5上设有光盘板12，光盘板12上方设有减震垫3，光盘板12与设于其上的压盘间设有弹簧。转子罩6下部设有PCB板13和PCB底板14，如图4所示，PCB底板设有上凸的空心凸体16，PCB板设有可供空心凸体16穿过的通孔15，空心凸体穿过PCB板通孔15后的端部设有外翻结构17。托盘5设有周向闭合的环形槽4，环形槽4下方设有支承板10，支承板10与环形槽4形成的腔体内设有9颗滚珠11，转轴外设有含油轴承8，轴承内面设有凹面9，凹面9为锥形，锥形凹面与转轴轴线的夹角为1°。转轴1的下端面呈弧面，转轴1下方设有磁钢7，定子铁芯18圆周上均匀分布有6个极181，每个极181的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小R往同一方向逐渐缩小，铁定子铁芯18的极181外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.1。
如图5和图6所示，无刷直流电机专用的定子铁芯，定子铁芯18中央设有通孔182，定子铁芯圆周上均匀分布有6个极181，每个极181的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小R往同一方向逐渐缩小，铁定子铁芯18的极181外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.1。
据磁导计算公式g(2πμ)/(lnR/r)，R代表每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离，r代表定子铁芯内径，因每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R各处不一，所以磁导也不一样，推动旋转的磁力也不一致，极的外轮廓到铁芯中心的最大距离R0处的磁导就要比最小距离R1处的磁导要强，在空气隙中损耗也较少，在最大距离R0处形成形成磁力线密集区A，在最小距离R1处形成磁力线疏散区B，所以它产生的转矩也较大，从而推动电机转子向某一方向旋转，每个极上都是如此结构，那所有的磁力将会有方向的推动转子转动。利用定子铁芯与转子磁钢的气隙大小来控制电机磁路走向，气隙小的铁芯端通过的磁力线密集，气隙大的铁芯端通过的磁力线地疏散，从而使铁芯快速加速到恒定转速，从而使电机缩短启动时间，在最短的时间内使电机转子达到高速平衡均速转动。
实施例2：定子铁芯圆周上均匀分布有4个极，每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小，定子铁芯18的极181外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.01。其它同实施例1。
实施例3：定子铁芯圆周上均匀分布有10个极181，每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小，定子铁芯18的极181外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.05。其它同实施例1。
Claims (10)
1、一种无刷直流电机，包括定子铁芯(18)，转轴(1)，转子罩(6)和设于转子罩内壁的转子(19)，转轴(1)穿过定子铁芯中央的通孔并可旋转地支承在定子铁芯内，转子罩(6)与转轴一起转动，转轴上端设有与其同步转动的盘芯(2)和托盘(5)，转子罩(6)下部设有PCB板(13)和PCB底板(14)，托盘(5)设有周向闭合的环形槽(4)，环形槽(4)下方设有支承板(10)，支承板(10)与环形槽(4)形成的腔体内设有若干滚珠(11)，其特征在于所述的转轴(1)下方设有磁钢(7)，所述定子铁芯(18)圆周上均匀分布有4-10个极(181)，每个极(181)的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小。
2、根据权利要求1所述的无刷直流电机，其特征在于所述定子铁芯(18)的极(181)外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.01-1.1。
3、根据权利要求1或2所述的无刷直流电机，其特征在于所述的极(181)的外轮廓为弧形。
4、根据权利要求1或2所述的无刷直流电机，其特征在于所述的极(181)的外轮廓为直线形。
5、根据权利要求1或2所述的无刷直流电机，其特征在于所述的PCB底板设有上凸的空心凸体(16)，所述的PCB板设有可供所述空心凸体(16)穿过的通孔(15)，所述的空心凸体穿过PCB板通孔(15)后的端部设有外翻结构(17)。
6、根据权利要求1或2所述的无刷直流电机，其特征在于所述的转轴外设有含油轴承(8)，所述轴承内面设有凹面(9)，所述的凹面(9)为锥形或弧形，所述锥形的凹面与转轴轴线的夹角为0.5°-1.5°。
7、根据权利要求1或2所述的无刷直流电机，其特征在于所述的转轴(1)的下端面呈弧面。
8、根据权利要求1或2所述的无刷直流电机，其特征在于所述托盘(5)上设有光盘板(12)，所述光盘板(12)与设于其上的压盘间设有弹簧。
9、一种无刷直流电机专用定子铁芯，定子铁芯(18)中央设有通孔(182)，定子铁芯圆周上均匀分布有若干个极(181)，其特征在于：每个极的外轮廓上的点到铁芯中心的距离R往同一方向逐渐缩小，定子铁芯(18)的极(181)外轮廓上的点到铁芯中心的最大距离与最小距离R0∶R1为1.01-1.1，所述极为4-10个。
10、根据权利要求9所述的无刷直流电机专用定子铁芯，其特征在于所述定子铁芯的极(181)的外轮廓为弧形或直线形。
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