CN2730002Y - 稀土永磁电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种稀土永磁电动机，该电动机包括内定子铁心、电机轴、外转子铁心、外转子轮毂等，内定子铁心的内孔装配有电机轴，内定子铁心的外圆与外转子铁心的内孔相配合，以在其间形成正确的气隙值，外转子铁心的外圆与外转子轮毂的内孔压配合；其中在外转子铁心上设置有多个多段折线型永磁体插槽，以及鼠笼条位置槽，分别供多片长条状永磁体和鼠笼条插入；本实用新型具有适用范围大，生产工艺性好，电机动态、稳态性能好，且成本低廉的优点。

Description

稀土永磁电动机

技术领域

本实用新型涉及一种电动机，特别涉及一种稀土永磁电动机。

背景技术

永磁电动机因采用永磁体而不需要励磁，从而省去了励磁功率，提高了效率。1983年日本住友特殊金属公司研制成功了第三代稀土永磁材料，也就是称之为当代磁王的钕铁硼(NdFeB)，钕铁硼具有极高的磁性，其研制成功给电动机行业带来了结构性的大调整，稀土永磁电动机的出现意味着电动机行业革命性的变化。稀土永磁电动机属于高新技术产品，其主要特点是体积小、重量轻、比功率大、高效节能、安全可靠、运行维护简单。

由于上述原因，现有技术提出了各种不同的稀土永磁电动机。例如公开号第CN1472873的实用新型专利公开了一种稀土永磁无刷直流电机，该电机主要由电枢绕组的电机定子和装有瓦形稀土永磁钢的电机转子组成。其中，转子磁极为若干紧贴在转子外表面的瓦形稀土永磁钢。虽然该实用新型的稀土永磁电动机同传统的交流异步电动机相比具有高效节能、体积小、重量轻、输出扭矩大、过载能力强、性能优越、运行平稳的优点，但是不可避免地存在以下缺陷：

1、瓦形片磁钢容易脱落，一旦发生脱落将很难修复，尤其脱落两片以上，磁性难辨，修复更难；

2、瓦形片磁钢制造工艺复杂，费用较高，导致产品成本增加；

3、瓦形片磁钢紧贴在转子内孔，其圆柱度很难保证，并且在强磁状态下不便于加工，从而造成转子、定子之间的气隙值很难确定，导致电机性能下降；

4、磁钢外露，拆装过程中因强磁吸引，致使定、转子强烈碰撞而可能引起磁钢破裂；以及

5、磁钢外露，容易造成磁钢磁性由于湿热、烟雾等气候条件而下降甚至失效。

为避免上述诸多缺陷，公开号第CN2518256的实用新型公开了一种“电动车用稀土永磁低速电动机”，该实用新型的外转子总成上分布有数组“V”型永磁体插槽，长条形稀土磁钢装入该“V”型永磁体插槽中，在装入稀土磁钢后，在“V”型永磁体插槽的底部自然形成一个防止磁短路的“△”型空气隙值。该实用新型解决了上述磁钢容易脱落的问题，并且采用多片长条形磁钢来代替瓦形磁钢使得磁钢的生产工艺简单、费用降低，并且将磁钢装入“V”型永磁体插槽中可有效保护磁钢，防止其破裂和损坏。但是该现有技术的稀土永磁电动机在某种程度上仍然存在以下缺陷：

1、对于大功率电机而言，“V”型永磁体插槽不能满足设计要求，即，不能满足磁路设计上关于磁通密度高低、磁场坡形调整与改善、降低漏磁系数、磁钢用量多少等众多参数的调整；以及

2、其次在外界负载发生突变时，可引起磁场发生变化，从而造成电机的动态、稳态性能不稳定。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种适用范围扩大、生产工艺性好、磁钢用量增加、电机动态、稳态性能好、且成本低廉的稀土永磁电机，为实现该目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的电动机包括内定子铁心、外转子铁心、外转子轮毂等，内定子铁心的内孔按照设计要求与电机轴装配，内定子铁心上还设置有绕组，从而形成内定子总成，内定子铁心的外圆与外转子铁心的内孔相配合，以在其间形成气隙值，而外转子铁心的外圆与外转子轮毂的内孔压配合，从而形成外转子总成，内转子总成与外转子总成通过左、右端盖以及紧固螺钉而实现装配，并保证内定子铁心与外转子铁心之间正确的气隙值。

电机轴为中空的，线束从中空的电机轴穿过，和电机绕组的引出线、信号线、以及电源线相接，以便通过该线束来传递使用者的控制信号，控制电机的转速等。

在外转子铁心上的端面上沿其轴向开设有多个永磁体插槽，永磁体插入该永磁体插槽中。另外，同样在外转子铁心的端面上，沿着外转子铁心的轴向设有多个鼠笼条位置槽，以供鼠笼条从中插入。另外还设有两个短路环，其中一个短路环将各鼠笼条的首端相短接，另一短路环将各鼠笼条的尾端相短接。

外转子铁心是由多个外转子冲片压装而成。上述外转子铁心上沿其轴向开设的永磁体插槽即开设在每个外转子冲片的端面上，根据本实用新型的一方面，永磁体插槽的形状为“V”型，“V”型永磁体插槽的开口朝向内定子铁心。在每一个“V”型永磁体插槽中可插入两片长条形的永磁体，这样，在“V”型永磁体插槽的底部自然形成一个“△”的气隙值，以起到隔磁作用，防止磁短路。在每两个“V”型永磁体插槽之间还设有一个隔磁槽。另外，在“V”型永磁体插槽与内定子铁心之间的外转子冲片上的端面上，开设有多个沿其轴向的鼠笼条位置槽，以便插入鼠笼条。将鼠笼条插入鼠笼条位置槽后，在外转子铁心的两相对端面上，用一个短路环将各鼠笼条的首端相短接，用另一个短路环将各鼠笼条的尾端相短接。短路环与鼠笼条的连接可以通过焊接工艺、常规铸铝工艺、以及其他工艺方法实现。

根据本实用新型的另一方面，在该外转子冲片上的端面上开设有多个沿其轴向的“π”(即，

为清楚直观起见，下文中均以

进行描述)型槽，

型永磁体插槽的开口朝向内定子铁心，在每一

型永磁体插槽中可插入三片长条形的永磁体，这样在 型永磁体插槽的两拐角处可自然形成两个“△”型气隙值，以起到隔磁作用。同样，在 型永磁体插槽与内定子铁心之间设置有多个鼠笼条位置槽，以插入鼠笼条。

另外，还可在外转子冲片的端面上开设有多个沿其轴向的“M”(即 为清楚直观起见，下文中均以

进行描述)型永磁体插槽， 型永磁体插槽的两个开口朝向内定子铁心，在每一 型永磁体插槽中可插入四片长条形的永磁体，这样在 型永磁体插槽的三个拐角处可自然形成三个“△”型气隙值，以起到隔磁作用。同样，在

型永磁体插槽与内定子铁心之间设置有鼠笼条位置槽。

根据本实用新型的稀土永磁电动机也可不设置鼠笼条，例如在外转子冲片上的端面上仅开设有多个沿其轴向的 型或 型永磁体插槽。

根据本实用新型所设有的鼠笼条可在外界负载发生突变时，可提供补偿作用，从而提高电机的动、稳态性能，进一步降低电动机的工作电流，增加电动车的续行里程；另外本实用新型的稀土永磁电动机用多段折线槽代替现有技术的“V”型永磁体插槽，可提高电机的适用范围，满足大功率的要求，并且提高了工艺性，降低了成本。

附图说明

所提供的附图作为说明书的一部分，用来对根据本实用新型的优选实施例进行进一步地解释和说明，其中：

图1所示为根据本实用新型的稀土永磁电动机的剖视图；

图2所示为根据本实用新型的内定子铁心的结构示意图；

图3所示为根据本实用新型的外转子铁心和外转子轮毂装配后的剖视图；

图4所示为根据本实用新型的外转子铁心的结构示意图；

图5所示为根据本实用新型的第一实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)；

图6所示为根据本实用新型的第二实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)；

图7所示为根据本实用新型的第三实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)；

图8所示为根据本实用新型的第四实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)；以及

图9所示为根据本实用新型的第五实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)。

具体实施方式

有关根据本实用新型的优选实施例，现参照附图说明如下：

参照图1，该图为根据本实用新型的稀土永磁电动机的剖视图，如图所示，本实用新型的电动机包括内定子铁心10，其内孔按照设计要求与电机轴20装配，并且内定子铁心10上还设置有绕组12，从而形成内定子总成，该绕组12嵌入开设在内定子铁心10上的绕组槽14中，当然绕组12也可以是印制绕组的结构形式；又内定子铁心10的外圆与外转子铁心30的内孔相配合，并在其间形成正确的气隙值，而外转子铁心30的外圆与外转子轮毂40的内孔压配合，从而形成外转子总成，内转子总成与外转子总成通过左端盖502和右端盖504以及紧固螺钉60而实现装配，从而保证内定子总成的外圆与外转子总成的内孔之间形成正确的气隙值，使得外转子总成绕内定子总成转动灵活、无扫堂和卡滞现象。

另请结合参照图2所示，图2为根据本实用新型的内定子铁心的结构示意图。如图所示，内定子铁心10的内孔与电机轴20压配合，电机轴20为中空的，线束70从中空的电机轴20穿过，和电机绕组的引出线、信号线、以及电源线相接，以便通过该线束70来传递使用者的控制信号，控制电机的转速等。

请同时参阅图3和图4所示，图3为根据本实用新型的外转子铁心和外转子轮毂装配后的剖视图，图4所示为根据本实用新型的外转子铁心的结构示意图。如图所示，通过将外转子铁心30的外圆与外转子轮毂40的内孔压配合而形成外转子总成。另外，在外转子铁心30上的端面上沿其轴向开设有多个永磁体插槽302，永磁体80即插入该永磁体插槽302中。另外，同样在外转子铁心30的端面，沿着外转子铁心30的轴向设有多个鼠笼条位置槽304，以供鼠笼条90从中插入。另外还设有两个短路环92和94，其中的短路环92在外转子铁心30的一个端面上将各鼠笼条90的首端相短接，而短路环94在外转子铁心30的另一端面上将各鼠笼条90的尾端也相短接。

另请参照图5，该图为根据本实用新型的第一实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)，如图所示，外转子铁心30是由多个外转子冲片32压装而成。上述外转子铁心30上沿其轴向开设的永磁体插槽302即开设在每个外转子冲片32的端面上，在该实施例中，永磁体插槽302a的形状为“V”型，“V”型永磁体插槽302a的开口朝向内定子铁心10，也即朝向外转子冲片32的圆心。在每一个“V”型永磁体插槽302a中插入两片长条形的永磁体80，这样，在“V”型永磁体插槽302a的底部自然形成一个“△”型的气隙值306a，以起到隔磁作用，防止磁短路。另外，在每两个“V”型永磁体插槽302a之间还设有一个隔磁槽。在“V”型永磁体插槽302a与内定子铁心10之间的外转子冲片32上的端面上，开设有多个沿其轴向的鼠笼条位置槽304a，以供鼠笼条90插入。

在将外转子冲片32压装成外转子铁心30后，将鼠笼条90插入鼠笼条位置槽304a，然后在外转子铁心30的一个端面上用短路环92将各鼠笼条90的首端相短接，在外转子铁心30的另一端面上用短路环94将各鼠笼条90的尾端也相短接。鼠笼条90可为铜棒或铝棒等金属导体的圆导体，当然，也可以是其他形状的铜或铝导体，鼠笼条位置槽304a的形状需与鼠笼条90形状相对应。而两个短路环92和94与鼠笼条90的连接可以通过焊接工艺、常规铸铝工艺、以及其他工艺方法实现。

如图6所示为根据本实用新型的第二实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)。如图所示，与第一实施例不同的是，该外转子冲片32上的端面上开设有多个沿其轴向的

型槽302b， 型永磁体插槽302b的开口朝向内定子铁心10，也即朝向外转子冲片32的圆心，在每一

型永磁体插槽302b中可插入三片长条形的永磁体80，这样在 型永磁体插槽302b的两拐角处可自然形成两个“△”型气隙值306b，以起到隔磁作用，同样，在每两个 型槽302b之间还设有一个隔磁槽，进一步防止磁短路。同样，在

型永磁体插槽302b与内定子铁心10之间的外转子冲片32的端面上设置有多个鼠笼条位置槽304b。第二实施例与第一实施例相比，用

型永磁体插槽302b代替“V”型永磁体插槽302a，其优点是可以满足大功率的要求，以及满足磁路设计上关于磁通密度高低、磁场坡形调整与改善、降低漏磁系数、磁钢用量多少等众多参数的调整。

如7所示为根据本实用新型的第三实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)。如图所示，与上述实施例不同的是，该外转子冲片32上的端面上开设有多个沿其轴向的 型永磁体插槽302c， 型永磁体插槽302c的两个开口朝向内定子铁心10，也即朝向外转子冲片32的圆心，在每一

型永磁体插槽302c中可插入四片长条形的永磁体80，这样在 型永磁体插槽302c的三拐角处可自然形成三个“△”型气隙值306c，以起到隔磁作用。同样，在每两个 型永磁体插槽302c之间还设有一个隔磁槽，以进一步防止磁短路。同样，在

型永磁体插槽302c与内定子铁心10之间的外转子冲片32的端面上设置有鼠笼条位置槽304c。第三实施例采用 型永磁体插槽302c代替“V”型永磁体插槽302a，同样可适用于需要大功率电机的情况。

上述三个实施例中，在外转子冲片32的端面上均设有沿轴向的鼠笼条位置槽304，以供插入鼠笼条90。在电机的使用过程中，尤其对于大功率电动机而言，在起步、行车过程中产生速度变化时，会引起定子与转子之间的电磁场产生相对变化，因而鼠笼条90会产生感生电流，通电的鼠笼条导体90在磁场中会受力产生附加力矩，从而可改善电机的动、稳态性能；但在正常行驶过程中，鼠笼条90内的电流为零。因而鼠笼条90可使本实用新型的电动机不但提高了动、稳态性能，还会进一步降低电动机的工作电流，增加电动车的续行里程。

当然，在某些场合下，例如电机功率较小，对电机性能要求不高时并不需要加入鼠笼条，在电动机中不加鼠笼条还可进一步降低电动机的成本。

如图8所示，该图为根据本实用新型的第四实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)，在该实施例中，在外转子冲片32上的端面上开设有多个沿其轴向的 型永磁体插槽302d，

型永磁体插槽302d的开口朝向内定子铁心10，也即朝向外转子铁心32的圆心，在每一

型永磁体插槽302d中可插入三片长条形的永磁体80，这样在 型永磁体插槽302d的三拐角处可自然形成三个“△”型气隙值306d，以起到隔磁作用，同样，在每两个

型槽302d之间还设有一个隔磁槽，以进一步防止磁短路。

如图9所示，该图为根据本实用新型的第五实施例的外转子冲片的沿图3中A-A剖取后的剖视图(其中只在一个槽中示意出了永磁体)。在该实施例中，外转子冲片32上的端面上开设有多个沿其轴向的

型永磁体插槽302e， 型永磁体插槽302e的两个开口朝向内定子铁心10，也即朝向外转子冲片32的圆心，在每一

型永磁体插槽302e中可插入四片长条形的永磁体80，这样在 型永磁体插槽302e的三拐角处可自然形成三个“△”型气隙值306e，以起到隔磁作用，同样，在每两个 型永磁体插槽302e之间还设有一个隔磁槽，以进一步防止磁短路。

本实用新型的第四实施例和第五实施例的稀土永磁电动机虽然没有设置具有补偿作用的鼠笼条，但是对于电机性能要求不高的小功率电动机而言同样可以满足要求，并可进一步降低成本。

另外，虽然在本实用新型的实施例中对于多段折线型永磁体插槽的形状仅给出了

型和 型的实施例，但是显然，该多段折线型永磁体插槽的形状可以有很多变化，例如也可以是多个“M”型首尾顺次连接在一起形成的形状(如，

型)等。

本实用新型的稀土永磁电动机可用于电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、残疾人用电动专用车、电动玩具娱乐车、电动汽车等所采用的有刷或无刷电动机。例如将本实用新型的外转子铁心30通过外转子轮毂40用辐条与驱动轮车圈相连，当蓄电瓶的电能通过控制器供给内定子铁心10的绕组12而有电流通过时，因电磁相互作用而使外转子总成转动，并带动驱动轮转动，实现驱动自行车向前运动的目的。

根据本实用新型的永磁体插槽的数量按照电机“极对数”的设计要求可以是2个、4个、6个......28个等偶数个。

显然，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的前提下，可以对本实用新型作出各种更改和变化。因此，本实用新型的各种更改、变化由所附的权利要求书及其等同物的内容涵盖。

Claims (15)

1.一种稀土永磁电动机，其特征在于，包括：

内定子铁心，其上设有绕组，且所述内定子铁心的内孔装配有电机轴；

外转子铁心，其上设置有永磁体，并且所述外转子铁心

的内孔与所述内定子铁心的外圆相配合，以在其间形成气隙值；

外转子轮毂，与所述外转子铁心的外圆压配合；

并且沿所述外转子铁心的轴向设有多个鼠笼条位置槽，

其中可插入多个鼠笼条，并且所述多个鼠笼条的首端通过短路环短接，所述多个鼠笼条的尾端也通过短路环短接。

2.根据权利要求1所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述内定子铁心上的所述绕组可以是印制绕组的结构形式，也可以将所述绕组嵌入设于所述内定子铁心上的绕组槽中。

3.根据权利要求1所述的稀土永磁电动机，其特征在于沿所述外转子铁心的轴向设有永磁体插槽，所述永磁体插入其中。

4.根据权利要求3所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述永磁体插槽呈“V”型或多段折线型。

5.根据权利要求4所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述多段折线型永磁体插槽包括“M”型、“π”型、多个“M”型首尾顺次连接在一起形成的形状。

6.根据权利要求5所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述“V”型永磁体插槽、“M”型永磁体插槽、“π”型永磁体插槽、多个“M”型首尾顺次连接在一起形成的形状的永磁体插槽的槽口朝向所述定内子铁心。

7.根据权利要求3至6中任一权利要求所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述永磁体插槽的数量为偶数个。

8.根据权利要求3至6中任一权利要求所述的稀土永磁电动机，其特征在于装入所述永磁体插槽中的所述永磁体包括多片长条形永磁体。

9.根据权利要求1所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述短路环为两个，其中一个所述短路环在所述外转子铁心的端面上将所述鼠笼条的首端相短接，另一个所述短路环在所述外转子铁心的另一端面上将所述鼠笼条的尾端相短接。

10.根据权利要求1所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述鼠笼条呈圆柱形铜棒或铝棒；所述鼠笼条位置槽的形状与所述鼠笼条的形状相对应。

11.一种稀土永磁电动机，其特征在于，包括：

内定子铁心，其上设有绕组，且所述内定子铁心的内孔装配有电机轴；

外转子铁心，其上设置有永磁体，并且所述外转子铁心的内孔与所述内定子铁心的外圆相配合以在其间形成气隙值；

外转子轮毂，与所述外转子铁心的外圆压配合，

并且沿所述外转子铁心的轴向设有多个供永磁体插入的多段折线型永磁体插槽。

12.根据权利要求11所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述多段折线型永磁体插槽呈“M”型、“π”型、多个“M”型首尾顺次连接在一起形成的形状。

13.根据权利要求11所述的稀土永磁电动机，其特征在于插入所述多段折线型永磁体插槽中的所述永磁体包括多片长条形永磁体。

14.根据权利要求11或12所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述多段折线型永磁体插槽的槽口朝向所述内定子铁心。

15.根据权利要求11或12所述的稀土永磁电动机，其特征在于所述多段折线型永磁体插槽的数量为偶数个。

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