CN209358302U - 一种分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，包括定子冲片以及转子冲片，所述转子冲片为圆片状，所述定子冲片包括定子齿冲片，所述定子齿冲片的内表面与转子冲片的外表面之间形成气隙，所述气隙包括至少一个均匀气隙段，和至少一个沿顺时针方向、气隙尺寸逐渐增大的非均匀气隙段。本实用新型采用分段气隙，分段气隙包括均匀气隙段和不均匀气隙段，对其进行齿槽转矩的分析，通过仿真，在本实用新型的由均匀气隙段和不均匀气隙段组成的分段气隙的条件下，本方案避开了齿槽转矩最大与最小这两个极限位置点，一定程度上降低了齿槽转矩，降低了噪音，同时也不会对电机的启动产生影响。

Description

一种分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构

技术领域

本实用新型涉及一种分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，属于电机技术领域。

背景技术

目前市场上，冰箱用及冷柜用的内转子永磁无刷直流电机的定子铁芯设计方案大多数为单相电机4槽4极方案、三相电机6槽6极方案。单相电机具有明显的成本优势及制造工艺简单的优势，在市场上得到普遍的青睐。永磁无刷直流电机的驱动分为三大类，第一类为单片器结合MOS功率管方式；第二类为专用电机驱动芯片方式；第三类为单霍尔驱动方式。而冰箱用及冷柜用电机中，其成本要求只能采用第二类方式和第三类方式，这两种方式具有明显的成本优势，但其不足是无法采用程序调整的方式根据负载变化进行优化和削弱齿槽脉动转矩、噪音及振动，电机的电磁噪音、齿槽脉动转矩和振动是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，以降低齿槽脉动转矩和振动。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，包括定子冲片以及转子冲片，所述转子冲片为圆片状，所述定子冲片包括定子齿冲片，所述定子齿冲片的内表面与转子冲片的外表面之间形成气隙，所述气隙包括至少一个均匀气隙段，和至少一个沿顺时针方向、气隙尺寸逐渐增大的非均匀气隙段。

进一步，所述定子冲片包括定子轭冲片和四个定子齿冲片，四个定子齿冲片沿转子冲片的圆周均匀分布，并且，定子齿冲片与定子轭冲片为分体设置，定子齿冲片与定子轭冲片拼接成完整的定子冲片。

进一步，所述定子齿冲片的内表面与转子冲片的外表面之间形成的气隙的范围在0.15mm～1mm之间。

进一步，所述定子齿冲片的内表面的轮廓线为圆滑过度的连续的曲线，该连接的曲线包括圆滑过度连接的圆弧f、圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e，其中圆弧f 与转子冲片同圆心，形成所述均匀气隙段，圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d、圆弧e与转子冲片形成所述沿顺时针方向、气隙尺寸逐渐增大的非均匀气隙段。

进一步，所述连接的曲线包括依次圆滑过度连接的圆弧f、圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e，并且，圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e与转子冲片形成的非均匀气隙的尺寸大于所述圆弧f与转子冲片形成的均匀气隙的尺寸，所述圆弧f与转子冲片形成的均匀气隙为0.35mm。

进一步，每个定子齿冲片上均设有两个定子齿冲片扣点，定子轭冲片上位于每个定子齿冲片的两侧各设有一个定子轭冲片扣点。

进一步，所述转子冲片叠加扣合形成的转子的充磁波形为马鞍波形、正弦波形或者准正弦波形中的一种。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用分段气隙，分段气隙包括均匀气隙段和不均匀气隙段，对其进行齿槽转矩的分析，通过仿真，在本实用新型的由均匀气隙段和不均匀气隙段组成的分段气隙的条件下，本方案避开了齿槽转矩最大与最小这两个极限位置点，一定程度上降低了齿槽转矩，降低了噪音，同时也不会对电机的启动产生影响。本实用新型特别适于应用在冰箱用及冷柜用的内转子无刷直流电机中。本实用新型可以将电机的齿槽转矩降低 10％左右，电磁噪音降低8％左右，具有非常高的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型的定子冲片与转子冲片的装配图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

除非别作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

如图1所示，一种分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，包括定子冲片以及转子冲片4，所述转子冲片4为圆片状，所述定子冲片包括定子齿冲片2，所述定子齿冲片2的内表面与转子冲片4的外表面之间形成气隙，所述气隙包括至少一个均匀气隙段，和至少一个沿顺时针方向、气隙尺寸逐渐增大的非均匀气隙段。

当电机转子停在最大转矩点，电机的齿槽转矩大，有利于电机启动，但此时，由于齿槽转矩大的原因也导致震动大，进而导致电机的噪音较大；反过来，当电机转子停在最小转矩点，电机的齿槽转矩小，得到电机的震动小，噪音小，但不利于电机的启动。本实用新型采用分段气隙，分段气隙包括均匀气隙段和不均匀气隙段，对其进行齿槽转矩的分析，通过仿真，在本实用新型的由均匀气隙段和不均匀气隙段组成的分段气隙的条件下，本方案避开了齿槽转矩最大与最小这两个极限位置点，一定程度上降低了齿槽转矩，同时也不会对电机的启动产生影响。本实用新型特别适于应用在冰箱用及冷柜用的内转子无刷直流电机中。

本实施例中，所述定子冲片包括定子轭冲片1和四个定子齿冲片2，四个定子齿冲片2沿转子冲片4的圆周均匀分布，特别适于4槽4极的单相电机。定子齿冲片2与定子轭冲片1优选为分体结构，定子齿冲片2与定子轭冲片1通过拼接形成一个完整的定子冲片。定子轭冲片1整体成环形，其内侧设有与定子齿冲片2的形状相配合的拼接槽，定子齿冲片2的尾部装配在拼接槽中。装配时，需将定子齿冲片2的尾部对准拼接槽，使两者产生轴向位移完成拼接过程，目的是为了避免定子齿冲片2从定子轭冲片1的拼接槽中脱出。

作为一种优选方案，所述定子齿冲片2的内表面与转子冲片4的外表面之间形成的气隙的范围在0.15mm～1mm之间。

所述定子齿冲片2的内表面的轮廓线为圆滑过度的连续的曲线，该连接的曲线包括圆滑过度连接的圆弧f、圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e，其中圆弧f与转子冲片4同圆心，形成所述均匀气隙段，圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d、圆弧e与转子冲片4形成所述沿顺时针方向、气隙尺寸逐渐增大的非均匀气隙段。本实施例中，均匀气隙设置有一个，对应定子齿冲片2的轮廓线仅设置一个与转子冲片同心的圆弧f。当然，均匀气隙段也可以设置两个，位于非均匀气隙段的两侧，则需设置两个与转子冲片同心的圆弧f＇和圆弧f＂。本实施例中，由圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e 共五段与转子冲片不同心的圆弧形成所述的非均匀气隙段，可根据实际需要调节非均气气隙段中组成圆弧的个数以及弧长等参数。

图1示出了本实用新型的分段气隙的一种具体结构。所述连接的曲线包括依次圆滑过度连接的圆弧f、圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e。圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e与转子冲片4不同心，图中，a1为圆弧a的圆心，b1为圆弧b的圆心， c1为圆弧c的圆心，d1为圆弧d的圆心，e1为圆弧e的圆心，f1是圆弧f的圆心。圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e与转子冲片4形成的非均匀气隙的尺寸大于所述圆弧f与转子冲片4形成的均匀气隙的尺寸，其中，所述圆弧f与转子冲片4形成的均匀气隙为0.35mm，圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d、圆弧e与转子冲片4形成的气隙的尺寸在0.35mm的基础上逐渐增大。本实施例中，圆弧a的弧长为1.46±0.3mm，圆弧b的弧长为2.12±0.3mm，圆弧c的弧长为2.97±0.3mm，圆弧d的弧长为2.64±0.3mm，圆弧e的弧长为2.56±0.3mm。

定子齿冲片2与定子轭冲片1的材料为冷轧硅钢带，比如DW470，DW600或DW800。为了便于定子齿冲片2与定子轭冲片1之间的叠装，每个定子齿冲片2上均设有两个定子齿冲片扣点31，定子轭冲片1上位于每个定子齿冲片2的两侧各设有一个定子轭冲片扣点32。冲片采用高速冲制工艺自动叠片叠成定子齿和定子轭。定子齿冲片2之间采用双重扣点进行自动铁芯扣紧，定子轭冲片1之间采用双重扣点进行自动铁芯扣紧。带绝缘线架的绕组绕制完成后，插入定子齿后再进行整个定子铁芯的压装，这样大幅度提升了电机的生产效率。

所述转子冲片叠加扣合形成的转子的充磁波形为马鞍波形、正弦波形或者准正弦波形中的一种。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，其特征在于：包括定子冲片以及转子冲片(4)，所述转子冲片(4)为圆片状，所述定子冲片包括定子齿冲片(2)，所述定子齿冲片(2)的内表面与转子冲片(4)的外表面之间形成气隙，所述气隙包括至少一个均匀气隙段，和至少一个沿顺时针方向、气隙尺寸逐渐增大的非均匀气隙段。

2.根据权利要求1所述的分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，其特征在于：所述定子冲片包括定子轭冲片(1)和四个定子齿冲片(2)，四个定子齿冲片(2)沿转子冲片(4)的圆周均匀分布，并且，定子齿冲片(2)与定子轭冲片(1)为分体设置，定子齿冲片(2)与定子轭冲片(1)拼接成完整的定子冲片。

3.根据权利要求2所述的分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，其特征在于：所述定子齿冲片(2)的内表面与转子冲片(4)的外表面之间形成的气隙的范围在0.15mm～1mm之间。

4.根据权利要求3所述的分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，其特征在于：所述定子齿冲片(2)的内表面的轮廓线为圆滑过度的连续的曲线，该连接的曲线包括圆滑过度连接的圆弧f、圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e，其中圆弧f与转子冲片(4)同圆心，形成所述均匀气隙段，圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d、圆弧e与转子冲片(4)形成所述沿顺时针方向、气隙尺寸逐渐增大的非均匀气隙段。

5.根据权利要求4所述的分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，其特征在于：所述连接的曲线包括依次圆滑过度连接的圆弧f、圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e，并且，圆弧a、圆弧b、圆弧c、圆弧d和圆弧e与转子冲片(4)形成的非均匀气隙的尺寸大于所述圆弧f与转子冲片(4)形成的均匀气隙的尺寸，所述圆弧f与转子冲片(4)形成的均匀气隙为0.35mm。

6.根据权利要求2所述的分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，其特征在于：每个定子齿冲片(2)上均设有两个定子齿冲片扣点(31)，定子轭冲片(1)上位于每个定子齿冲片(2)的两侧各设有一个定子轭冲片扣点(32)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的分段气隙的永磁无刷直流电机定转子冲片结构，其特征在于：所述转子冲片(4)叠加扣合形成的转子的充磁波形为马鞍波形、正弦波形或者准正弦波形中的一种。