專利名稱：高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁無刷電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外機(jī)電產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)合絕大部分還是采用性能較差的單相感應(yīng)電機(jī)和永磁直流有刷電機(jī)，然而，永磁無刷電機(jī)正在急速地取代永磁有刷電機(jī)，主要是前者具有明顯的優(yōu)點(diǎn)運(yùn)行可靠，采用電子換向、取消機(jī)械換向器和電刷、便于高速運(yùn)行；結(jié)構(gòu)簡單、振動(dòng)噪音低、維護(hù)方便、壽命提高；同時(shí)，因無電火花，故對(duì)電子儀器不會(huì)引起無線電干擾；熱源定子在外部，由定子繞組和鐵芯損耗引起的發(fā)熱易于散發(fā)，散熱條件好；轉(zhuǎn)子帶永磁磁極，無勵(lì)磁損耗，聯(lián)結(jié)負(fù)載軸直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，無發(fā)熱經(jīng)轉(zhuǎn)軸傳給負(fù)載。此外，轉(zhuǎn)子慣量小、響應(yīng)快。但是，無刷電機(jī)的電樞磁場(chǎng)為非圓形跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，存在較大的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(轉(zhuǎn)矩脈動(dòng))，影響電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)前，電機(jī)小型輕量化、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、滿足平穩(wěn)運(yùn)行和提高出力是主要發(fā)展方向，而無刷電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與電機(jī)定轉(zhuǎn)子間氣隙磁通密度(氣隙磁密)的波形，也即氣隙磁場(chǎng)波形密切相關(guān)，但采用目前國內(nèi)外傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)方法和常規(guī)的磁路結(jié)構(gòu)，很難改善氣隙磁密波形，從而提高出力和平穩(wěn)運(yùn)行，因此，常規(guī)設(shè)計(jì)的無刷電機(jī)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化和家庭自動(dòng)化場(chǎng)合對(duì)電機(jī)性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)通過改變永磁磁極在磁場(chǎng)取向上的厚度、設(shè)計(jì)不均勻氣隙等手段，使電機(jī)具有聚磁作用、改善磁場(chǎng)波形和減少磁阻變化，有效地增加了電機(jī)定轉(zhuǎn)子間氣隙的磁通密度，提高了出力，降低了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)永磁無刷電機(jī)平穩(wěn)、靜音運(yùn)行和小型輕量化。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極，定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有徑向氣隙，所述永磁磁極的橫截面的厚度以中心為最大，并對(duì)稱地向兩側(cè)逐漸減小。
本發(fā)明詳細(xì)的技術(shù)方案之一是一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極，定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有徑向氣隙；所述轉(zhuǎn)子的截面為正多邊形，每條邊上固定有永磁磁極，永磁磁極的寬度與轉(zhuǎn)子截面的邊長相同，永磁磁極的內(nèi)側(cè)面為平面并與轉(zhuǎn)子結(jié)合，永磁磁極的外側(cè)面為弧形面，弧形面的圓弧半徑大于轉(zhuǎn)子的外接圓半徑，并與轉(zhuǎn)子的軸心同心。
本發(fā)明詳細(xì)的技術(shù)方案之二是一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極，定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有徑向氣隙；所述轉(zhuǎn)子的截面為正多邊形，每條邊上固定有永磁磁極，永磁磁極的寬度與轉(zhuǎn)子截面的邊長相同，永磁磁極的內(nèi)側(cè)面為平面并與轉(zhuǎn)子結(jié)合，永磁磁極的外側(cè)面為弧形面，弧形面的圓弧半徑小于轉(zhuǎn)子的外接圓半徑。
本發(fā)明詳細(xì)的技術(shù)方案之三是一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極，定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有徑向氣隙；所述永磁磁極的橫截面呈鼓形，轉(zhuǎn)子的截面為在正多邊形的邊長上開設(shè)內(nèi)凹的弧形，使轉(zhuǎn)子上與永磁磁極結(jié)合的面為與永磁磁極對(duì)應(yīng)的內(nèi)凹的弧形面，鼓形磁極外側(cè)面的弧形面半徑與轉(zhuǎn)子的軸心同心，內(nèi)側(cè)面的弧形面與外側(cè)面對(duì)稱相同。
本發(fā)明詳細(xì)的技術(shù)方案之四是一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極，定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有徑向氣隙；所述轉(zhuǎn)子的截面為在正多邊形的邊長上開設(shè)有奇數(shù)條矩形凹槽，矩形凹槽內(nèi)嵌設(shè)有矩形永磁磁極條，矩形永磁磁極條的寬度相等，厚度以中間為最大，并對(duì)稱地向兩側(cè)逐漸減小。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明通過改變永磁磁極在磁場(chǎng)取向上的厚度、設(shè)計(jì)不均勻氣隙等手段，使電機(jī)具有聚磁作用、改善磁場(chǎng)波形和減少磁阻變化，有效地增加了電機(jī)定轉(zhuǎn)子間氣隙的磁通密度，提高了出力，降低了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)永磁無刷電機(jī)平穩(wěn)、靜音運(yùn)行和小型輕量化。


下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述圖1、圖2為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖和相應(yīng)的空載氣隙磁場(chǎng)波形圖；圖3、圖4為實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖和相應(yīng)的空載氣隙磁場(chǎng)波形圖；
圖5、圖6為實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖和相應(yīng)的空載氣隙磁場(chǎng)波形圖；圖7、圖8為實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖和相應(yīng)的空載氣隙磁場(chǎng)波形圖；圖9為實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1定子；2轉(zhuǎn)子；3永磁磁極；4氣隙；5矩形凹槽；6矩形永磁磁極條；7轉(zhuǎn)軸。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一如圖3、圖4所示，一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)，轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極(3)，定子(1)與轉(zhuǎn)子(2)之間設(shè)有徑向氣隙(4)；所述轉(zhuǎn)子(2)的截面為正多邊形，每條邊上固定有永磁磁極(3)，永磁磁極(3)的寬度與轉(zhuǎn)子(2)截面的邊長相同，永磁磁極(3)的內(nèi)側(cè)面為平面與轉(zhuǎn)子(2)結(jié)合，永磁磁極(3)的外側(cè)面為弧形面，弧形面的圓弧半徑大于轉(zhuǎn)子(2)的外接圓半徑，并與轉(zhuǎn)子(2)的軸心同心。
本實(shí)施例中，永磁磁極(3)的磁場(chǎng)為平行取向，定轉(zhuǎn)子之間的氣隙(4)為均勻氣隙，永磁磁極(3)中間厚、兩邊薄，形成的空載氣隙磁場(chǎng)波形中間高，并逐漸向兩邊衰減，與現(xiàn)有技術(shù)相比波形有所改善，減小了一些轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，同時(shí)提高了氣隙磁密，從而提高了電機(jī)的出力。
實(shí)施例二如圖5、圖6所示，一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)，轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極(3)，定子(1)與轉(zhuǎn)子(2)之間設(shè)有徑向氣隙(4)；所述轉(zhuǎn)子(2)的截面為正多邊形，每條邊上固定有永磁磁極(3)，永磁磁極(3)的寬度與轉(zhuǎn)子(2)截面的邊長相同，永磁磁極(3)的內(nèi)側(cè)面為平面并與轉(zhuǎn)子(2)結(jié)合，永磁磁極(3)的外側(cè)面為弧形面，弧形面的圓弧半徑小于轉(zhuǎn)子(2)的外接圓半徑。
本實(shí)施例中，永磁磁極(3)的磁場(chǎng)為平行取向，磁極各自呈凸起的弧形，定轉(zhuǎn)子之間的氣隙(4)為不均勻氣隙，使磁極中間氣隙大，兩邊氣隙逐漸減小，使空載氣隙磁場(chǎng)更向正弦波過渡，雖然無聚磁作用，但改善了氣隙磁場(chǎng)波形，從而降低了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)趨向平穩(wěn)。
實(shí)施例三如圖7、圖8所示，一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)，轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極(3)，定子(1)與轉(zhuǎn)子(2)之間設(shè)有徑向氣隙(3)；所述永磁磁極(3)的橫截面呈鼓形，轉(zhuǎn)子(2)的截面為在正多邊形的邊長上開設(shè)內(nèi)凹的弧形，使轉(zhuǎn)子(2)上與永磁磁極(3)結(jié)合的面為與永磁磁極(3)對(duì)應(yīng)的內(nèi)凹的弧形面，鼓形磁極(3)外側(cè)面的弧形面半徑與轉(zhuǎn)子(2)的軸心同心，內(nèi)側(cè)面的弧形面與外側(cè)面對(duì)稱相同。
本實(shí)施例中，由于磁極在磁場(chǎng)取向方向厚度的合理變化，保證均勻氣隙下也能獲得良好的正弦波空載氣隙磁場(chǎng)，顯著減小了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，降低了噪音，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)運(yùn)行；實(shí)施例二是通過設(shè)計(jì)不均勻氣隙來改善氣隙磁場(chǎng)波形，這是以犧牲轉(zhuǎn)矩為代價(jià)的，不均勻氣隙使等效氣隙變大，引起氣隙磁密降低，轉(zhuǎn)矩(出力)減小，而本實(shí)施例為均勻氣隙，氣隙較小，氣隙磁密較高，同時(shí)鼓形磁極使磁極中間氣隙磁密也有所提高，兩均使出力增加，因此，本實(shí)施例使電機(jī)在均勻氣隙下也能獲得正弦波的空載氣隙磁場(chǎng)，使兩者得到了兼顧，這是本實(shí)施例的獨(dú)到之處。
實(shí)施例四如圖9所示，一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)，轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極(3)，定子(1)與轉(zhuǎn)子(2)之間設(shè)有徑向氣隙(4)；所述轉(zhuǎn)子(2)的截面為在正多邊形的邊長上開設(shè)有奇數(shù)條矩形凹槽(5)，矩形凹槽(5)內(nèi)嵌設(shè)有矩形永磁磁極條(6)，矩形永磁磁極條(6)的厚度以中間為最大，并對(duì)稱地向兩側(cè)逐漸減小。
本實(shí)施例中，永磁磁極(3)由多塊寬度相等、磁場(chǎng)取向方向厚度不等的矩形永磁磁極條(6)拼塊組成，每塊矩形永磁磁極條(6)均為平行取向，拼塊形狀對(duì)稱，中間的矩形永磁磁極條(6)較厚、兩邊的矩形永磁磁極條(6)逐漸減薄，空載氣隙磁場(chǎng)波形近似正弦波，降低了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)運(yùn)行，由于本實(shí)施例的永磁磁極(3)由小塊等寬的矩形永磁磁極條(6)拼接組成，所以成本較低、加工方便。
權(quán)利要求
1.一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)，轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極(3)，定子(1)與轉(zhuǎn)子(2)之間設(shè)有徑向氣隙(4)，其特征在于所述永磁磁極(3)的橫截面的厚度以中心為最大，并對(duì)稱地向兩側(cè)逐漸減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的截面為正多邊形，每條邊上固定有永磁磁極(3)，永磁磁極(3)的寬度與轉(zhuǎn)子(2)截面的邊長相同，永磁磁極(3)的內(nèi)側(cè)面為平面并與轉(zhuǎn)子(2)結(jié)合，永磁磁極(3)的外側(cè)面為弧形面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述永磁磁極(3)的弧形面的圓弧半徑大于轉(zhuǎn)子(2)的外接圓半徑，并與轉(zhuǎn)子(2)的軸心同心。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述永磁磁極(3)的弧形面的圓弧半徑小于轉(zhuǎn)子(2)的外接圓半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的截面為在正多邊形的邊長上開設(shè)內(nèi)凹的弧形，永磁磁極(3)的橫截面呈鼓形，轉(zhuǎn)子(2)上與永磁磁極(3)結(jié)合的面為與永磁磁極(3)對(duì)應(yīng)的內(nèi)凹的弧形面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述鼓形磁極(3)外側(cè)面的弧形面半徑與轉(zhuǎn)子(2)的軸心同心，內(nèi)側(cè)面的弧形面與外側(cè)面對(duì)稱相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的截面為在正多邊形的邊長上開設(shè)奇數(shù)條矩形凹槽(5)，矩形凹槽(5)內(nèi)嵌設(shè)有矩形永磁磁極條(6)，矩形永磁磁極條(6)的寬度相等，厚度以中間為最大，并對(duì)稱地向兩側(cè)逐漸減小。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高轉(zhuǎn)矩低脈動(dòng)永磁無刷電動(dòng)機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛上固定有永磁磁極，定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有徑向氣隙，所述永磁磁極的橫截面的厚度以中心為最大，并對(duì)稱地向兩側(cè)逐漸減??；本發(fā)明能使電機(jī)具有聚磁作用、改善磁場(chǎng)波形和減少磁阻變化，有效地增加了電機(jī)定轉(zhuǎn)子間氣隙的磁通密度，提高了出力，降低了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)永磁無刷電機(jī)平穩(wěn)、靜音運(yùn)行和小型輕量化。
文檔編號(hào)H02K29/03GK1416204SQ02138148
公開日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月19日
發(fā)明者胡崗, 林德芳 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)和鑫電器有限公司