一種直流無(wú)刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)及其永磁體內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有非機(jī)械換向裝置的電機(jī)及其磁路零部件，尤其涉及一種應(yīng)用磁效應(yīng)裝置的直流無(wú)刷電機(jī)及其永磁體內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子的磁路零部件結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無(wú)刷電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是由電子開(kāi)關(guān)換相裝置、永磁式同步電動(dòng)機(jī)以及位置傳感器三者組成的，位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁鐵位置變換成電信號(hào)去控制電子開(kāi)關(guān)換相裝置，使定子的相電流隨轉(zhuǎn)子位置的變化而按正確的次序換相。這樣才能讓電子磁場(chǎng)隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)不斷地變化、產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同步的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，用最大轉(zhuǎn)矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。無(wú)刷電機(jī)最常用的位置傳感器是磁敏位置傳感器，磁敏元件的主要工作原理是電流的磁效應(yīng)，主要是霍爾效應(yīng)或磁阻效應(yīng)。采用磁敏位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，其磁敏傳感器件(如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏三極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐?裝在定子組件上，用來(lái)檢測(cè)永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)“直流無(wú)刷電機(jī)霍爾裝置裝配結(jié)構(gòu)”(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00810062945.0，公開(kāi)號(hào)CN101388591A)公開(kāi)了一種直流無(wú)刷電機(jī)霍爾裝置裝配結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)生產(chǎn)制造的技術(shù)領(lǐng)域。它包括線路板，通過(guò)霍爾引腳焊接固定在線路板上的霍爾及與定子沖片固定的線圈骨架，其特征在于所述線圈骨架外圈端部和線路板之間形成相互配合的安裝孔，所述線路板對(duì)應(yīng)于安裝孔部位至少一個(gè)表面嵌設(shè)有金屬片，所述安裝孔穿過(guò)金屬片；所述線圈骨架外圈端部還形成有預(yù)定位銷(xiāo)，所述線路板上設(shè)有與預(yù)定位銷(xiāo)相應(yīng)的預(yù)定位孔，以保證線路板對(duì)應(yīng)于安裝孔的部位不開(kāi)裂，防止線路板因開(kāi)裂而報(bào)廢，該安裝結(jié)構(gòu)雖然解決了霍爾元件的定位問(wèn)題。但是，該結(jié)構(gòu)的霍爾位置傳感器一般安裝在相應(yīng)的定子槽隙間，且安裝高度不高于定子，霍爾位置傳感器與轉(zhuǎn)子永磁體磁極的間距較大，這一安裝方式存在如下問(wèn)題:
[0003]1、霍爾位置傳感器容易受定子的磁場(chǎng)干擾，特別是大功率的應(yīng)用場(chǎng)合；
[0004]2、當(dāng)采用內(nèi)嵌永磁體轉(zhuǎn)子時(shí)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子兩磁極間的分界線不整齊、明晰，容易造成霍爾信號(hào)抖動(dòng)，進(jìn)而影響電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平順和工作效率；
[0005]3、霍爾位置傳感器容易受定子的高溫影響，特別是大功率的應(yīng)用場(chǎng)合；
[0006]另一方面，為了減少漏磁系數(shù)，增加永磁材料的利用率，現(xiàn)有的永磁無(wú)刷電機(jī)一般會(huì)采用隔磁措施，即在內(nèi)置永磁體的左右兩端布置隔磁氣隙。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“永磁體轉(zhuǎn)子及其生產(chǎn)方法”(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利號(hào)ZL01121704.9，授權(quán)公告號(hào)CN1201463C)公開(kāi)了一種轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)嵌有永磁體的永磁體轉(zhuǎn)子，包括:里面嵌有所述永磁體的狹縫；和在所述狹縫的縱向末端內(nèi)側(cè)靠近其縱向中部的位置設(shè)置的跨接部分，該跨接部分跨接所述轉(zhuǎn)子鐵心的相對(duì)于各個(gè)狹縫的徑向靠外部分和徑向靠?jī)?nèi)部分；所述狹縫的縱向末端開(kāi)在所述轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周面。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)“一種內(nèi)嵌式正弦型面永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子”(中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01210316633.4，公開(kāi)號(hào)CN102857000A)公開(kāi)了一種內(nèi)嵌式正弦型面永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子。該發(fā)明在轉(zhuǎn)子表面繞軸設(shè)置有若干連續(xù)相接的弧形凸起，根據(jù)相鄰?fù)蛊鹣嘟稽c(diǎn)與轉(zhuǎn)子軸心的連線將轉(zhuǎn)子劃分成若干等分的區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)分別設(shè)置有兩個(gè)呈倒八字形排布的槽體，在槽體內(nèi)插置有永磁體。但是，現(xiàn)有永磁體內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子的隔磁氣隙ω和沖片邊距b存在磁路結(jié)構(gòu)突變，如圖9和圖10所示，引起局部磁密流向、磁密突變現(xiàn)象，這又會(huì)導(dǎo)致另外兩個(gè)問(wèn)題:
[0007]1、每個(gè)磁極的表磁波形為馬鞍形，如圖11中的m0所示，而且峰谷點(diǎn)相差較大，從而導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，影響電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性。
[0008]2、兩磁極交界處出現(xiàn)兩個(gè)表磁凸波，如圖11中的t所示，這種由磁路結(jié)構(gòu)性缺陷引起的表磁凸波，會(huì)使磁敏位置傳感器(例如霍爾元件)的信號(hào)抖動(dòng)，這又進(jìn)一步造成電子開(kāi)關(guān)換相裝置輸出的驅(qū)動(dòng)波形畸變，導(dǎo)致電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)增加，運(yùn)轉(zhuǎn)噪音和震動(dòng)增大，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率下降，損耗增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是要提供一種新型直流無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)，能改善因轉(zhuǎn)子表面兩磁極間的分界線不整齊、明晰，造成霍爾位置傳感器信號(hào)抖動(dòng)的問(wèn)題，而且可以有效減少霍爾位置傳感器受定子磁場(chǎng)、溫度的影響，進(jìn)而提高電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性和可靠性。
[0010]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0011]一種直流無(wú)刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)，包括定子鐵芯5，由轉(zhuǎn)子沖片30疊壓而成的轉(zhuǎn)子鐵芯3，嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵芯3內(nèi)部的永磁體1，以及用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)變化實(shí)現(xiàn)換向控制的磁敏傳感器4 ;所述轉(zhuǎn)子鐵芯3的長(zhǎng)度與定子鐵芯5的長(zhǎng)度一致，其特征在于:
[0012]所述永磁體I的長(zhǎng)度大于轉(zhuǎn)子鐵芯3的長(zhǎng)度，所述的永磁體I至少有一端伸出轉(zhuǎn)子鐵芯3的端面，形成永磁體I的伸出部；
[0013]所述的磁敏傳感器4設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯3 —端，位于靠近永磁體I的伸出部、遠(yuǎn)離定子磁場(chǎng)干擾的位置；所述的磁敏傳感器4通過(guò)感應(yīng)永磁體I伸出部的磁場(chǎng)變化檢測(cè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的位置。
[0014]本發(fā)明的直流無(wú)刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的磁敏傳感器4立裝在線路板41上，其感應(yīng)部位靠近永磁體I的伸出部的外側(cè)，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)感應(yīng)永磁體I伸出部外側(cè)的磁場(chǎng)變化。
[0015]本發(fā)明的直流無(wú)刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)的一種更好的技術(shù)方案，其特征在于所述的磁敏傳感器4平貼在線路板41上，其感應(yīng)部位靠近永磁體I端面的位置，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)感應(yīng)永磁體I端部的磁場(chǎng)變化。
[0016]本發(fā)明的直流無(wú)刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)的技術(shù)方案，其特征在于所述永磁體I伸出轉(zhuǎn)子鐵芯3兩端的伸出部的長(zhǎng)度相同。
[0017]本發(fā)明的直流無(wú)刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)的一種進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵芯3的兩端設(shè)有永磁體前端蓋12和永磁體后端蓋11 ;所述的永磁體I穿過(guò)轉(zhuǎn)子鐵芯3,通過(guò)永磁體前端蓋12和永磁體后端蓋11,固定在轉(zhuǎn)軸31上構(gòu)成一體化的直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
[0018]本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種使用上述直流無(wú)刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)的新的內(nèi)嵌永磁體轉(zhuǎn)子，能改善每個(gè)磁極的馬鞍形現(xiàn)象，使波形趨于平緩，并且能有效抑制兩磁極交界處出現(xiàn)的兩個(gè)表磁凸波，從而顯著地改善電機(jī)的整體性能，使電機(jī)輸出力矩更平順、運(yùn)轉(zhuǎn)效率更高、震動(dòng)更少。
[0019]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0020]一種使用上述直流無(wú)刷電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)的永磁體內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子，包括由轉(zhuǎn)子沖片30疊壓而成的轉(zhuǎn)子鐵芯，均布設(shè)置在轉(zhuǎn)子沖片30的圓周上的P對(duì)永磁體槽2，分別嵌裝在各永磁體槽2中的P對(duì)永磁體1，其中P為大于或等于I的整數(shù)；所述的轉(zhuǎn)子沖片30的外弧為標(biāo)準(zhǔn)圓弧；其特征在于:
[0021]所述的永磁體I的兩端均向內(nèi)傾斜一傾角Q，其中，Q=5°?20° ;
[0022]在每個(gè)永磁體槽2的兩端各設(shè)有一個(gè)隔磁槽20 ；
[0023]在永磁體槽2兩端與隔磁槽20的分界處，設(shè)有固定永磁體I的定位凸臺(tái)21。
[0024]本發(fā)明的永磁體內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的隔磁槽20的形狀為沿永磁體I的端面延伸的圓角條狀空間；所述的圓角條狀空間由與永磁體I的端面基本平行的直線，以及連接在所述直線兩端到永磁體槽2之間的平滑曲線構(gòu)成；兩相鄰的隔磁槽20之間留有扇形的沖片連接區(qū)22。
[0025]本發(fā)明的永磁體內(nèi)嵌