一種高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種高極弧系數(shù)正弦反電動 勢磁瓦結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，DC072和EC072外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子多采用注塑鐵氧體材料和橡 膠磁條材料，也有一部分采用燒結(jié)鐵氧體磁瓦材料，本專利就是針對于優(yōu)化設(shè)計的燒結(jié)鐵 氧體磁瓦材料，結(jié)合電機(jī)的整體方案及成本而設(shè)計出的一種高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦 結(jié)構(gòu)。目前市面上該型號產(chǎn)品的極弧系數(shù)大多集中在0.67-0.75。燒結(jié)鐵氧體磁瓦的磁能積 與注塑鐵氧體材料和橡膠磁條磁能積的比例系數(shù)t的范圍在1.3-2之間。目前，DC072和 EC072外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機(jī)的槽極配合大多數(shù)采用6槽4極的方案，如果采用燒結(jié)鐵氧 體磁瓦磁作為永磁體，在相同輸出功率的前提下，理論設(shè)計其電機(jī)的鐵忍長度和磁體的長 度將會比注塑鐵氧體材料和橡膠磁條大致降低30%~70%，但是由于磁瓦需要固定和減少 齒槽脈動轉(zhuǎn)矩，必須尋找一個合理的極弧系數(shù)來設(shè)計磁瓦才能滿足實際的使用要求，運(yùn)就 降低了磁體在圓周上的利用率，從而電機(jī)的電機(jī)鐵忍的設(shè)計長度并不能減少到注塑鐵氧體 材料和橡膠磁條的30%到70%，而實踐經(jīng)驗得出只能降低到10%~20%。且得不到較低的 齒槽脈動轉(zhuǎn)矩，電機(jī)噪音加大。因此需要尋找到一個最佳的極弧系數(shù)來改變磁瓦的形狀W 達(dá)到最佳的使用效果，從而改善噪音大、齒槽脈動轉(zhuǎn)矩大等問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁 瓦結(jié)構(gòu)。本實用新型所采用的設(shè)計方案，把極弧系數(shù)提高到0.95-0.98,并在高極弧系數(shù)磁 瓦下找到最佳的電機(jī)電磁參數(shù)，從而把電機(jī)的成本維持在使用低價格和較低磁能積的注塑 鐵氧體材料和橡膠磁條材料方案的成本水平，提高了電機(jī)的效率、減少了使用其他材料的 成本、使電機(jī)的方電動勢正弦化，降低電機(jī)的齒槽脈動轉(zhuǎn)矩，也降低了電機(jī)的運(yùn)行噪音。
[0004] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:運(yùn)種高極弧系數(shù)正弦反電動勢 磁瓦結(jié)構(gòu)，該磁瓦包括磁瓦本體，所述的磁瓦本體橫截面為扇形;所述的磁瓦本體包括外表 面和內(nèi)表面，所述的內(nèi)表面和外表面為弧形，內(nèi)表面和外表面同屯、設(shè)置。
[0005] 所述的磁瓦本體的極弧系數(shù)為0.95-0.98。
[0006] 所述的外表面和內(nèi)表面的圓屯、角都為90°。
[0007] 所述的外表面半徑為34-34.5mm,所述的內(nèi)表面的半徑為29mm;所述的外表面和內(nèi) 表面的寬度為32-35mm。
[000引所述的磁瓦本體采用燒結(jié)鐵氧體材質(zhì)制成。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型的方案由于極弧系數(shù)很高，從而獲得很好 的磁瓦內(nèi)圓跳動，確保電機(jī)的反電動勢波形的正弦化和周期上的一致性。不僅可W獲得低 噪音，高效率的電氣性能，而且通過使用較高磁能積的燒結(jié)鐵氧體材料，提高其利用率，在 電機(jī)相同輸出功率的前提下，縮短了定子鐵忍的長度、縮短了磁體的長度、減少了機(jī)殼材料 和銅線材料等，達(dá)到降低電機(jī)材料成本的目的，W獲得較高的實際運(yùn)用價值。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2為本實用新型的斜磁角度示意圖。
[0012]附圖標(biāo)記說明：1.磁瓦本體;2.外表面;3.內(nèi)表面;4.圓屯、角；5.斜磁角度。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明：
[0014] 如圖所示：一種高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦結(jié)構(gòu)，該磁瓦包括磁瓦本體1，所述 的磁瓦本體1橫截面為扇形;所述的磁瓦本體1包括外表面2和內(nèi)表面3,所述的內(nèi)表面2和外 表面3為弧形，內(nèi)表面2和外表面3同屯、設(shè)置。所述的磁瓦本體1的極弧系數(shù)為0.95-0.98。所 述的外表面2和內(nèi)表面3的圓屯、角4都為90°。所述的外表面2半徑為34-34.5mm，所述的內(nèi)表 面3的半徑為29mm;所述的外表面2和內(nèi)表面3的寬度為32-35mm。所述的磁瓦本體1采用燒結(jié) 鐵氧體材質(zhì)制成。
[0015] 利用燒結(jié)鐵氧體磁瓦磁能積高于注塑鐵氧體材料和橡膠磁條材料的優(yōu)勢，實現(xiàn)電 機(jī)的正弦反電動勢，尋找電機(jī)的最優(yōu)極弧系數(shù)。燒結(jié)鐵氧體磁瓦磁能積與注塑鐵氧體材料 和橡膠磁條磁能積的比例系數(shù)t的范圍在1.3~2之間。目前，DC072和EC072外轉(zhuǎn)子永磁無刷 直流電機(jī)的槽極配合大多數(shù)采用6槽4極的方案，如果采用燒結(jié)鐵氧體磁瓦磁作為永磁體， 在相同輸出功率的前提下，理論設(shè)計其電機(jī)的鐵忍長度和磁體的長度將會比注塑鐵氧體材 料和橡膠磁條大致降低30%~70%，但是由于磁瓦需要固定和減少齒槽脈動轉(zhuǎn)矩，必須尋 找一個合理的極弧系數(shù)來設(shè)計磁瓦才能滿足實際的使用要求，運(yùn)就降低了磁體在圓周上的 利用率，從而電機(jī)的電機(jī)鐵忍的設(shè)計長度并不能減少到注塑鐵氧體材料和橡膠磁條的30% 到70%，而實踐經(jīng)驗得出只能降低到10%~20%。且得不到較低的齒槽脈動轉(zhuǎn)矩，電機(jī)噪音 加大。
[0016] 從電機(jī)電磁設(shè)計的文獻(xiàn)和市面上實際設(shè)計上看，采用燒結(jié)鐵氧體磁瓦方案的電機(jī) 極弧系數(shù)集中在0.67~0.75。極弧系數(shù)叩是指磁極極弧寬度與磁極極距之比。通常的分?jǐn)?shù) 槽電機(jī)的極弧系數(shù)一般計算公式為：
[0017]
[001 引 N=化/2p
[0019] 化為電機(jī)槽數(shù)和極數(shù)的最小公倍數(shù)。
[0020] P為電機(jī)極對數(shù)。
[0021] Kl為1，2,3，N-1。
[0022] K2通常根據(jù)氣隙和經(jīng)驗取值0.0 l~0.05。
[0023] 所W，6槽4極的極弧系數(shù)叩計算為0.68。運(yùn)樣就得出本實用新型的磁體的利用效 率，更重要的是由于該極弧系數(shù)系數(shù)小只能采用垂直充磁的方式，而不能采用斜磁的方式 進(jìn)行正弦波反電動勢的優(yōu)化設(shè)計，否則，將會出現(xiàn)反電動勢的波形突變和缺口，從而達(dá)不到 減小齒槽脈動轉(zhuǎn)矩的目的。采用垂直充磁的方式也很難得到標(biāo)準(zhǔn)的正弦波反電動勢波形， 大多是通過削弧的方式得到一個準(zhǔn)正弦波的反電動勢波形。
[0024] 故本實用新型采用高極弧系數(shù)的磁瓦方式，把極弧系數(shù)提高到0.95~0.98，減小 磁瓦的削弧系數(shù)或不采用削弧方案，并采用斜磁20±5度(20度為最佳)的整體充磁方式，通 過斜磁來實現(xiàn)反電動勢的正弦化，從而提高了磁體的利用率，從減少鐵忍長度、機(jī)殼長度和 銅線重量等降低電機(jī)的成本，使本實用新型具有符合市場競爭的低成本及高性能的優(yōu)勢， 更具實際的使用價值。
[0025] 同功率下，電機(jī)磁體長度縮減的比率系數(shù)的估算值d如下：
[0026]
[0027] 0為磁體整體充磁的斜磁角度:20度。
[0028] apl為垂直充磁磁瓦設(shè)計的極弧系數(shù):〇. 68。
[0029] ap2為本專利斜磁充磁磁瓦設(shè)計的極弧系數(shù):0.95~0.98。
[0030] kqd為電機(jī)電樞反應(yīng)和驅(qū)動程序超前角設(shè)計等影響的系數(shù)：±0.05 [0031 ]極弧系數(shù)ap2的計算約束值0.3mm。
[0032] 通過計算得出d = 0.35,即就是通過該設(shè)計可W降低電機(jī)的鐵忍長度或磁體長度 35%左右而得到很好的正弦波反電動勢。
[0033] 本實用新型結(jié)合整體正弦充磁和特殊斜磁角度等理論，設(shè)計出低成本高性能的磁 體結(jié)構(gòu)，從而獲得很好的正弦波反電動勢波形，達(dá)到低噪音的設(shè)計目的，其電機(jī)噪音由常規(guī) 的42分貝減小到38分貝。磁瓦由于極弧系數(shù)很高，在外傳子上的安裝固定方法也必須打破 常規(guī)的彈片方式和磁瓦架固定方式，而改用高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)磁瓦膠水固定方式。磁瓦本體1插 入電子轉(zhuǎn)子外殼后，由于膠水的涂抹不均勻，可能導(dǎo)致電機(jī)氣隙的大小偏差，所W要按照圖 1所示的角度進(jìn)行充磁4片磁瓦本體1嵌入機(jī)殼后進(jìn)行四級整體充磁，斜磁角度5為左斜20± 5度(20度為最佳），從而獲得很好的磁瓦內(nèi)圓跳動，確保電機(jī)的反電動勢波形的正弦化和周 期上的一致性。
[0034] 除上述實施例外，本實用新型還可W有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦結(jié)構(gòu)，包括磁瓦本體（1)，其特征在于:所述的磁 瓦本體（1)橫截面為扇形;所述的磁瓦本體（1)包括外表面(2)和內(nèi)表面(3)，所述的內(nèi)表面 (2)和外表面(3)為弧形，內(nèi)表面(2)和外表面(3)同心設(shè)置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的磁瓦 本體(1)的極弧系數(shù)為〇. 95-0.98。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的外表 面(2)和內(nèi)表面(3)的圓心角(4)都為90°。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的外表 面(2)半徑為34-34.5mm,所述的內(nèi)表面(3)的半徑為29mm;所述的外表面(2)和內(nèi)表面(3)的 寬度為32-35mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的磁瓦 本體(1)采用燒結(jié)鐵氧體材質(zhì)制成。
【專利摘要】本實用新型涉及一種高極弧系數(shù)正弦反電動勢磁瓦結(jié)構(gòu)，該磁瓦包括磁瓦本體，所述的磁瓦本體橫截面為扇形；所述的磁瓦本體包括外表面和內(nèi)表面，所述的內(nèi)表面和外表面為弧形，內(nèi)表面和外表面同心設(shè)置。本實用新型的有益效果是：本實用新型的方案由于極弧系數(shù)很高，因此設(shè)計一個特殊的整形工裝進(jìn)行電機(jī)磁瓦安裝后的整體整形，從而獲得很好的磁瓦內(nèi)圓跳動，確保電機(jī)的反電動勢波形的正弦化和周期上的一致性。不僅可以獲得低噪音，高效率的電氣性能，而通過使用較高磁能積的燒結(jié)鐵氧體材料，提高其利用率，在電機(jī)相同輸出功率的前提下，縮短了定子鐵芯的長度、縮短了磁體的長度、減少了機(jī)殼材料和銅線材料等，達(dá)到降低電機(jī)材料成本的目的。
【IPC分類】H02K1/27
【公開號】CN205377497
【申請?zhí)枴緾N201620069718
【發(fā)明人】彭湃, 潘艷
【申請人】杭州微光電子股份有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月25日