CN215300448U - 一种少用磁钢的直驱永磁电机结构及其风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种少用磁钢的直驱永磁电机结构，包括：第一外转子及第一磁钢，所述第一磁钢为多个，多个第一磁钢表贴于所述第一外转子的厄部内表面，多个第一磁钢的极性相同，且多个所述第一磁钢沿着所述第一外转子的周向均匀布置，并且相邻的两个所述第一磁钢之间间隔一第一转子齿，所述第一转子齿与所述第一外转子一体成型。本实用新型公开了一种少用磁钢的直驱永磁电机结构及其风扇，采用了交替极外转子结构，用铁磁磁极代替了半数的永磁磁极，将磁钢的用量降低了一半，因此显著降低了大型驱动电机的成本，从而可以带来更多的经济效益。此外，电机沿轴向进行分段，采用了错极结构，来消除单一将N极剔除或S极剔除时所产生的转轴磁拉力。

Description

一种少用磁钢的直驱永磁电机结构及其风扇

技术领域

本实用新型涉及直驱永磁电机技术领域，具体涉及一种少用磁钢的直驱永磁电机结构及其风扇。

背景技术

在大型厂房中，由于厂房的密闭性和内部空间的广阔，通常情况下空气流通不畅。在炎热的夏季，厂房内温度很高，再加上空气流动性低，会显得格外闷热，使得厂房内的工作人员生理上出现不适，产生头晕、乏力、注意力不集中等不良反应，严重影响工厂的工作效率，甚至可能在生产过程中发生安全事故。

为了给员工营造一个舒适的工作环境，大部分厂家都会在工厂里加装用于降温的空调和风扇。由于内部空间过大，为了起到良好的通风作用，通常情况下风扇的半径会长达几米，这就需要一台输出能力强的大型电机作为驱动电机。

普通大型风扇驱动电机外转子结构如图1所示，为方便理解，图1中将转子沿圆周方向展开并平铺，转子磁极采用了表贴式结构，N极和S极磁钢交替贴于外转子其转子轭的内表面。转子磁极产生的磁场与定子绕组通以电流后产生的磁场相互作用产生转矩驱动转子旋转。对于大型的风扇驱动电机来说，为产生足够驱动大半径扇叶的转矩，需要大量使用永磁体材料以产生足够强的磁场，但由于永磁体材料价格昂贵，因此这种电机的成本极高，一套通风系统的价格在百万元以上，增加了厂家建设的投入成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种少用磁钢的直驱永磁电机结构及其风扇，解决现有技术中的表贴式外转子结构在应用于大电机领域时，由于电机尺寸较大，为了产生足够的驱动转矩必然需要高额的磁钢用量，而永磁材料的成本高昂，大量使用会造成电机成本的大幅上升，从而使得厂家配置大型风扇会花费较大的财力，提高投入的成本，从某种程度上阻止了其推广的问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种少用磁钢的直驱永磁电机结构，包括：第一外转子及第一磁钢，所述第一磁钢为多个，多个所述第一磁钢表贴于所述第一外转子的厄部内表面，多个所述第一磁钢的极性相同，且多个所述第一磁钢沿着所述第一外转子的周向均匀布置，并且相邻的两个所述第一磁钢之间间隔一第一转子齿，所述第一转子齿与所述第一外转子一体成型。

进一步的，所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构还包括第二外转子及第二磁钢，所述第二外转子与所述第一外转子沿着同一轴线依次同轴固定连接，所述第二磁钢为多个，多个所述第二磁钢表贴于所述第二外转子的厄部内表面，多个所述第二磁钢的极性相同，且多个所述第二磁钢沿着所述第二外转子的周向均匀布置，并且相邻的两个所述第二磁钢之间间隔一第二转子齿，所述第二转子齿与所述第二外转子一体成型，并且所述第二转子齿与其相邻的所述第一转子齿周向错位，所述第二磁钢与其相邻的所述第一磁钢周向错位，所述第二磁钢与所述第一磁钢的极性相反。

进一步的，所述第一外转子与所述第二外转子的个数相同，各所述第一外转子上的所述第一磁钢与各所述第二外转子上的所述第二磁钢个数相同，多个所述第一外转子与多个所述第二外转子沿同一轴线长度方向依次间隔同轴固定。

进一步的，所述第一磁钢为圆角矩形磁钢、梯形磁钢、面包型结构磁钢、瓦片型结构磁钢或Halbach阵列结构磁钢。

进一步的，所述第二磁钢为圆角矩形磁钢、梯形磁钢、面包型结构磁钢、瓦片型结构磁钢或Halbach阵列结构磁钢。

本实用新型的技术方案还提供了一种少用磁钢的直驱永磁电机结构风扇，其特征在于，包括风扇扇叶本体及前述任一所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构，其中，所述风扇扇叶本体与所述第一外转子同轴固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型公开了一种少用磁钢的直驱永磁电机结构及其风扇，采用了交替极外转子结构，用铁磁磁极(第一转子齿、第二转子齿)代替了半数的永磁磁极，将磁钢的用量降低了一半，因此显著降低了大型驱动电机的成本，从而可以带来更多的经济效益。此外，电机沿轴向进行分段(间隔布置的第一外转子、第二外转子结构)，采用了错极结构，来消除单一将N极剔除或S极剔除时所产生的转轴磁拉力。

附图说明

图1是现有技术中大型风扇驱动电机外转子展开结构示意图；

图2是本实用新型提供的少用磁钢的直驱永磁电机结构中一种实施方式的外转子展开结构示意图；

图3是本实用新型提供的少用磁钢的直驱永磁电机结构中另一种实施方式的外转子上磁钢布置结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图2，本实施例提供了一种少用磁钢的直驱永磁电机结构，包括：第一外转子1及第一磁钢2，所述第一磁钢2为多个，多个所述第一磁钢2表贴于所述第一外转子1的厄部内表面，多个所述第一磁钢2的极性相同，且多个所述第一磁钢2沿着所述第一外转子1的周向均匀布置，并且相邻的两个所述第一磁钢2之间间隔一第一转子齿1a，所述第一转子齿1a与所述第一外转子1一体成型。

例如，转子磁极由材质为磁钢的N极(第一磁钢2)和材质与转子铁心相同的S极(第一转子齿1a)交替排列。其改进过程可以看作原本均表贴于转子轭部内表面的N极和S极磁钢，保持N极材料不变，而将S极材料由原来的磁钢变为转子铁心材料。由于S极材料于转子铁心相同，又表贴于转子轭部内表面，因此可以将S极与环形转子轭部作一体化处理，成为转子齿，那么N极磁钢则可视为嵌于转子表面的槽中。

经过改进以后的磁极结构从整体来看，其磁场分布仍与普通表贴式相同，磁力线从N极出发，最后回到S极，但由于不需要使用永磁体材料额外制作S极，磁钢用量减少了一半。

由于使用交替极结构后，当转子中仅有一种极性的磁极时，转子铁心和转轴内部会形成轴向的三维磁通，导致转轴对外呈现出某一极性，可能会在装配和运行的过程中与其他部件产生磁拉力，引起故障或是困难。因此本实用新型将采用轴向分段错极的方式，请参阅图3。

具体的，所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构还包括第二外转子3及第二磁钢4，所述第二外转子3与所述第一外转子1沿着同一轴线依次同轴固定连接，所述第二磁钢4为多个，多个所述第二磁钢4表贴于所述第二外转子3的厄部内表面，多个所述第二磁钢4的极性相同，且多个所述第二磁钢4沿着所述第二外转子3的周向均匀布置，并且相邻的两个所述第二磁钢4之间间隔一第二转子齿3a，所述第二转子齿3a与所述第二外转子3一体成型，并且所述第二转子齿3a与其相邻的所述第一转子齿1a周向错位，所述第二磁钢4与其相邻的所述第一磁钢2周向错位，所述第二磁钢4与所述第一磁钢2的极性相反，以图3为例，第一磁钢为S极，则第二磁钢应为N极，如此重复，轴向分段数不限于图3中所示的4段，可以根据上述规则分为多段。

本实施例子，所述第一外转子1与所述第二外转子3的个数相同，各所述第一外转子1上的所述第一磁钢2与各所述第二外转子3上的所述第二磁钢4个数相同，多个所述第一外转子1与多个所述第二外转子3沿同一轴线长度方向依次间隔同轴固定。

所述第一磁钢2为圆角矩形磁钢、梯形磁钢、面包型结构磁钢、瓦片型结构磁钢或Halbach阵列结构磁钢。所述第二磁钢4为圆角矩形磁钢、梯形磁钢、面包型结构磁钢、瓦片型结构磁钢或Halbach阵列结构磁钢。

本实施例还提供了一种少用磁钢的直驱永磁电机结构风扇，包括风扇扇叶本体及前述任一所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构，其中，所述风扇扇叶本体与所述第一外转子1同轴固定连接，将外转子(第一外转子1或/和第二外转子2)的外表面直接与风扇扇叶相连，扇叶通过焊接等方式直接与其固定，省去了中间的传动机构，缩小了电机体积，提高了功率密度，同时降低了维护成本，进一步地提高了该款电机在经济效益方面的竞争优势。

本发明设计创新点如下：

(1)本专利通过将外转子的表贴式磁极改进为交替极结构，将永磁体的用量减少了一半，降低了成本，带来经济效益。

(2)通过轴向分段并引入错极结构，抵消掉磁钢磁极和铁磁磁极两者因材料不同而产生的不同大小的电磁吸力所导致的不平衡磁拉力。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种少用磁钢的直驱永磁电机结构，其特征在于，包括：第一外转子及第一磁钢，所述第一磁钢为多个，多个所述第一磁钢表贴于所述第一外转子的厄部内表面，多个所述第一磁钢的极性相同，且多个所述第一磁钢沿着所述第一外转子的周向均匀布置，并且相邻的两个所述第一磁钢之间间隔一第一转子齿，所述第一转子齿与所述第一外转子一体成型。

2.根据权利要求1所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构，其特征在于，所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构还包括第二外转子及第二磁钢，所述第二外转子与所述第一外转子沿着同一轴线依次同轴固定连接，所述第二磁钢为多个，多个所述第二磁钢表贴于所述第二外转子的厄部内表面，多个所述第二磁钢的极性相同，且多个所述第二磁钢沿着所述第二外转子的周向均匀布置，并且相邻的两个所述第二磁钢之间间隔一第二转子齿，所述第二转子齿与所述第二外转子一体成型，并且所述第二转子齿与其相邻的所述第一转子齿周向错位，所述第二磁钢与其相邻的所述第一磁钢周向错位，所述第二磁钢与所述第一磁钢的极性相反。

3.根据权利要求2所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构，其特征在于，所述第一外转子与所述第二外转子的个数相同，各所述第一外转子上的所述第一磁钢与各所述第二外转子上的所述第二磁钢个数相同，多个所述第一外转子与多个所述第二外转子沿同一轴线长度方向依次间隔同轴固定。

4.根据权利要求1所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构，其特征在于，所述第一磁钢为圆角矩形磁钢、梯形磁钢、面包型结构磁钢、瓦片型结构磁钢或Halbach阵列结构磁钢。

5.根据权利要求2所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构，其特征在于，所述第二磁钢为圆角矩形磁钢、梯形磁钢、面包型结构磁钢、瓦片型结构磁钢或Halbach阵列结构磁钢。

6.一种少用磁钢的直驱永磁电机结构风扇，其特征在于，包括风扇扇叶本体及权利要求1～5任一所述的少用磁钢的直驱永磁电机结构，其中，所述风扇扇叶本体与所述第一外转子同轴固定连接。

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