CN202475206U - 永磁电机及应用该永磁电机的电动工具和割草机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种永磁电机，包括定子和设置于定子内的转子，所述转子包括若干沿转子周向间隔设置的永久磁铁，所述永久磁铁由铁氧体材料制成，沿转子周向极化。所述永久磁铁的横截面呈梯形，靠近转子中心的一边为梯形的短边，远离转子中心的一边为梯形的长边。所述电机为8极9槽电机。本实用新型的电机，采用多极内嵌式聚磁结构，使得电机气隙磁密大于永磁体表面的磁密，极大地提高了电机的气隙磁密，从而实现用铁氧体材料获得高功率密度和高转矩密度的电机。采用分片转子结构，消除了磁桥漏磁，进一步提高了电机的转矩密度，实现铁氧体电机达到或接近表贴式稀土永磁电机相同的转矩密度。本实用新型还提供一种应用此电机的电动工具和割草机。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种永磁电机，尤其涉及一种应用于较高转速如电动工具、割草机等场合的永磁电机。
背景技术
电动工具产品是一种由电磁旋转式或往复式小容量电动机通过传动机构带动作业装置(工作头)进行工作的手提式或移动式的生产工具。电动工具具有携带方便、操作简单、功能多样、安全可靠等特点，可以大大减轻劳动强度、提高工作效率，实现手工操作机械化，因而被广泛用于建筑、住房装潢、汽车、机械、电力、桥梁、园艺等部门。
电动工具用电机追求体积小、重量轻、输出功率大，即功率密度大、转矩密度大。为达此目的，现有的电动工具一般采用表贴式（磁铁贴设于转子铁心外表面）稀土永磁电机。然而，随着稀土材料价格的直线上升，电机成本难以接受。
本实用新型旨在实用新型一种既能满足设计要求又具有低成本的电动工具用永磁电机。
实用新型内容
本实用新型提供一种永磁电机，包括定子和设置于定子内的转子，所述定子包括定子磁芯和绕设于定子磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括9个定子齿，所述定子绕组绕设于所述定子齿上，所述转子包括沿转子周向交替设置的9个转子芯片与9个永久磁铁，所述永久磁铁由铁氧体材料制成，沿转子周向极化，每一永久磁铁卡设于相邻两转子芯片之间。
优选地，所述永久磁铁的横截面呈梯形，靠近转子中心的一边为梯形的短边，远离转子中心的一边为梯形的长边。
优选地，所述转子还包括转轴、固定至转轴的轴套、固定至轴套的若干转子芯片，每一永久磁铁被固定于相邻两转子芯片之间。
优选地，所述轴套的远离转轴的外表面设若干燕尾槽，所述若干转子芯片相互离散，每一转子芯片的内端部卡设于所述轴套的一相应燕尾槽内。
优选地，每一转子芯片的外端部两侧设径向定位部，用于抵靠相应永久磁铁的外边缘。
优选地，所述轴套的远离转轴的外表面设若干定位面，用于抵靠相应永久磁铁的内边缘，所述定位面的宽度与相应永久磁铁的内边缘的宽度相等。
优选地，所述绕组为3相绕组，每相绕组包括3个线圈分别绕设于3个相邻的定子齿上。
本实用新型还提供一种电动工具，包括机体、位于机体下方的手柄、位于机体前端的工具头，所述机体包括外壳、位于外壳内电机和减速机构，所述电机的旋转输出通过减速机构传递至工具头，所述电机为永磁电机，包括定子和设置于定子内的转子，所述转子包括若干沿转子周向间隔设置的永久磁铁，所述永久磁铁由铁氧体材料制成，沿转子周向极化，所述电机为8极9槽电机。
本实用新型还提供一种割草机，包括若干切割刀片和驱动所述切割刀片旋转的电机，所述电机包括定子和设置于定子内的转子，所述定子包括定子磁芯和绕设于定子磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括9个定子齿，所述定子绕组绕设于所述定子齿上，所述转子包括沿转子周向交替设置的9个转子芯片与9个永久磁铁，所述永久磁铁由铁氧体材料制成，沿转子周向极化，每一永久磁铁卡设于相邻两转子芯片之间。
本实用新型所举实施例具有以下有益效果：采用多极内嵌式聚磁结构，使得电机气隙磁密大于永磁体表面的磁密，极大地提高了电机的气隙磁密，从而实现用铁氧体材料获得高功率密度和高转矩密度的电机。采用分片转子结构，消除了磁桥漏磁，进一步提高了电机的转矩密度，实现铁氧体电机达到或接近表贴式稀土永磁电机相同的转矩密度。
为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
附图中：
图1是本实用新型一实施例的电动工具的立体示意图；
图2是本实用新型一实施例的电动工具用永磁电机的立体示意图；
图3是图2的永磁电机的横截面示意图；
图4是图2的永磁电机的定子示意图；
图5是图2的永磁电机的剖视示意图；
图6是本实用新型一实施例的割草机的立体示意图；
图7是本实用新型一实施例的割草机的电机与切割刀片的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。
可以理解地，本实用新型的电动工具可以电钻、电锤、电锯、电刨、电动扳手等等。为简化说明，下面以电钻为例进行说明。
请参阅图1，依本实用新型一实施例的电钻10包括机体11、设于机体11下方的手柄12、安装于机体11前端的工具头（钻头）14。所述机体11包括外壳16、收容于外壳16内的电机20和减速机构18，所述电机20的旋转输出通过减速机构18传递至工具头14。
请参阅图2至图5，所述电机20为永磁电机20，包括定子30和设置于定子30内的转子50。
所述定子30包括定子磁芯32和绕设于定子磁芯上的定子绕组34，所述定子磁芯32包括环形轭部36和若干从轭部沿径向向内延伸的齿38，相邻齿38之间形成绕线槽，所述定子绕组34包括若干线圈，分别绕设于所述定子齿38上。
请参阅图4，在本实施例中，所述定子磁芯32形成9个定子齿38，绕组34连成3相342、344、346，每相绕组包括3个线圈342a~342c、344a~344c、346a~346c，分别绕设于3个相邻的定子齿38上。
所述转子50包括转轴52、固定至转轴52的轴套54、固定至轴套54的若干沿转子周向间隔设置且相互离散的转子芯片56，固定于相邻转子芯片56之间的永 久磁铁58。相邻转子芯片56之间形成一卡槽，每一永久磁铁58被固定于一相应卡槽内，永久磁铁58与转子芯片56沿转子周向交替设置。
优选地，所述永久磁铁58由铁氧体材料制成，沿转子周向极化。
优选地，所述永久磁铁58的横截面呈梯形，靠近转子中心的一边为梯形的短边，远离转子中心的一边为梯形的长边。永久磁铁58呈梯形设计（磁铁外表面宽度大于内表面宽度），可使得在有限的空间内将磁铁体积设计得尽可能大，从而提高电机的气隙磁密和功率密度。
在本实施例中，所述转子包括8块磁铁，形成8个磁极。
所述轴套54可通过模塑成型（overmold）的方式一体成型于转轴52上，当然还可以通过其他固定至转轴52上。所述轴套54的远离转轴52的外表面设若干定位面542，相邻定位面542之间设燕尾槽544。每一转子芯片56的内端部形成燕尾状并卡设于所述轴套54的一相应燕尾槽544内。每一永久磁铁58的径向内表面抵靠至所述轴套54的相应定位面542，所述定位面的宽度与相应永久磁铁58的内表面的宽度相等。
每一转子芯片56的外端部两侧设沿周向延伸的径向定位部562，用于抵靠相应永久磁铁58的外表面，每一永久磁铁58的外表面的两端分别抵靠两相邻转子芯片56的径向定位部562，从而沿径向对所述永久磁铁58进行定位。
请参阅图2和图5，所述转子50还包括位于转子两端的端盖70及连接两端盖70的若干连接杆72，每一连接杆72穿过一相应的转子芯片56。优选地，每一转子芯片56设贯穿其轴向的通孔564，每一连接杆72紧配合地穿过一相应的转子芯片56的通孔564，并通过紧配合的方式与端盖70固定连接。可以理解地，所述连接杆72还可以通过其他方式如模塑成型的方式与转子芯片56和端盖70固定连接。
电动工具用电机一般外形尺寸小，即电机的外径小，因此槽数不宜过多，而且，过多的槽数会降低槽的空间利用率，从而降低电机的功率密度和转矩密度，同时也会增加制造难度。
为了提高功率密度，电动工具用电机一般采用较高速度(接近20000转/分)，因此，电机的极数不能过多，否则会使电机的铁损过大、效率降低。然而，此种磁铁嵌入式电机，转子极数过低时，转子磁极结构不能产生较好的聚磁作用。
在本实施例中，所述电机采用8极9槽结构，即：电机转子采用8个磁极，定子采用9个绕线槽/齿。此种近极、槽数配合，可使得电机具有高绕组系数、高绕线利用率的优点，有利于提高电机的转矩密度和效率，同时，又能有效地降低永磁电机的定位力矩(cogging torque)。而且，8极9槽电机，每相定子绕组的3个线圈可相邻排布，绕线方便，便于大批量生产。
本实用新型的电机还可适用于其他需要较高转速的场合，如割草机80。
请参阅图6和图7，所述割草机80为智能割草机，包括机身82、若干位于机身82下方的轮胎84和若干切割用的切割刀片86，所述切割刀片86通过一连接结构88连接至电机20的转轴52，所述电机20安装于机身82上，电机20工作时，电机转轴52通过连接结构88带动所述切割刀片86旋转，从而实施割草动作。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种永磁电机，包括定子和设置于定子内的转子，所述定子包括定子磁芯和绕设于定子磁芯上的绕组，其特征在于，所述定子磁芯包括9个定子齿，所述定子绕组绕设于所述定子齿上，所述转子包括沿转子周向交替设置的9个转子芯片与9个永久磁铁，所述永久磁铁由铁氧体材料制成，沿转子周向极化，每一永久磁铁卡设于相邻两转子芯片之间。
2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述永久磁铁的横截面呈梯形，靠近转子中心的一边为梯形的短边，远离转子中心的一边为梯形的长边。
3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述转子还包括转轴、固定至转轴的轴套，所述若干转子芯片相互离散，每一转子芯片的径向内端部固定至轴套。
4.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于，所述轴套的远离转轴的外表面设若干燕尾槽，每一转子芯片的径向内端部为燕尾状并卡设于所述轴套的相应燕尾槽内。
5.根据权利要求4所述的永磁电机，其特征在于，每一转子芯片的外端部两侧设径向定位部，用于抵靠相应永久磁铁的外表面。
6.根据权利要求4所述的永磁电机，其特征在于，所述轴套的远离转轴的外表面设若干定位面，用于抵靠相应永久磁铁的内表面，所述定位面的宽度与相应永久磁铁的内表面的宽度相等。
7.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于，所述电机还包括位于转子两端的端盖及连接两端盖的若干连接杆，每一转子芯片设通孔，每一连接杆穿过一相应转子芯片的通孔。
8.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，所述连接杆通过紧配合的方式与转子芯片固定连接。
9.根据权利要求1至8任一项所述的永磁电机，其特征在于，所述定子绕组为3相绕组，每相绕组包括3个线圈分别绕设于3个相邻的定子齿上。
10.一种电动工具，包括机体、位于机体下方的手柄、位于机体前端的工具头，所述机体包括外壳、位于外壳内的电机和减速机构，所述电机的旋转输出通过减速机构传递至工具头，其特征在于，所述电机为权利要求1至9任一项所述的永磁电机。
11.一种割草机，包括若干切割刀片和驱动所述切割刀片旋转的电机，其特征在于，所述电机为权利要求1至9任一项所述的永磁电机。
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