永磁無刷電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種永磁無刷電機(jī)，包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。所述定子包括若干定子齒及繞設(shè)于定子齒上的繞組，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組的最大電感值與最小電感值之比大于1.3，所述轉(zhuǎn)子包括一環(huán)形永久磁鐵，所述環(huán)形永久磁鐵環(huán)繞于定子外側(cè)并與之相對，所述環(huán)形永久磁鐵的一端開設(shè)有若干個缺口，定子齒的齒冠設(shè)盲槽。通過在環(huán)形永久磁鐵的一端開設(shè)缺口，并配合定子齒的齒冠上設(shè)盲槽，可有效降低電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，從而使得本發(fā)明的電機(jī)同時具有較大的電感差異性和較小的齒槽轉(zhuǎn)矩。
【專利說明】永磁無刷電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁無刷電機(jī)，尤其涉及一種用于驅(qū)動器的永磁無刷電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的驅(qū)動器(actuator)通常采用帶霍爾感應(yīng)元件的永磁無刷電機(jī)。為了降低成本，業(yè)界已在開發(fā)無霍爾感應(yīng)元件的永磁無刷電機(jī)，但為了方便電機(jī)尋找啟動位置，希望定子繞組的電感差異性(電感最大值與電感最小值的比值)越大越好，但同時還要求電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩不能過大(齒槽轉(zhuǎn)矩過大將導(dǎo)致較大的振動和噪音)。然而，現(xiàn)有的永磁無刷電機(jī)，通常難以同時滿足上述要求。例如，現(xiàn)有的9極10槽電機(jī)，雖然可以滿足齒槽轉(zhuǎn)矩的要求，但由于極槽數(shù)太接近無法滿足電感差異性的要求。電感差異性能滿足要求的電機(jī)，通常具有較大的齒槽轉(zhuǎn)矩。
[0003]有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種降低具有較大電感差異性的永磁無刷電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種永磁無刷電機(jī)，包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，所述定子包括定子磁芯及繞設(shè)于定子磁芯上的繞組，所述轉(zhuǎn)子包括一環(huán)形永久磁鐵，所述環(huán)形永久磁鐵形成若干與所述定子齒相對的磁極，所述環(huán)形永久磁鐵的一軸向端開設(shè)有若干個缺口。
[0005]本發(fā)明實施例所舉的永磁無刷電機(jī)，通過在環(huán)形永久磁鐵的一端開設(shè)有若干個缺口，并配合定子齒的齒冠上設(shè)盲槽，可有效降低電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，從而使得本發(fā)明的具有較大電感差異性的永磁無刷電機(jī)同時可以具有較小的齒槽轉(zhuǎn)矩。
[0006]為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明較佳實施方式的永磁無刷電機(jī)的剖面示意圖。
[0008]圖2是圖1的永磁無刷電機(jī)去除殼體后的立體示意圖。
[0009]圖3是圖1的永磁無刷電機(jī)的定子芯的平面示意圖。
[0010]圖4是圖1的永磁無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵的側(cè)面示意圖。
[0011]圖5是圖1的永磁無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鐵的正面示意圖。
[0012]圖6是4個依據(jù)本發(fā)明較佳實施方式作出的永磁無刷電機(jī)的測試數(shù)據(jù)表。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。附圖中顯示的尺寸僅僅是為了便于清晰描述，而并不限定比例關(guān)系。[0014]請參閱圖1至圖5，本發(fā)明一較佳實施方式的永磁無刷電機(jī)10包括定子30和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子50。在本實施例中，所述永磁無刷電機(jī)10為外轉(zhuǎn)子式，即轉(zhuǎn)子圍繞定子設(shè)置。
[0015]所述定子30包括由導(dǎo)磁材料如鐵制成的定子磁芯32，所述定子磁芯32包括位于中央位置的環(huán)形安裝部34及若干個從安裝部34沿徑向延伸的定子齒36，相鄰定子齒36之間形成線槽。所述定子還包括繞設(shè)于定子齒36上的繞組38，所述繞組38包括若干個線圈分別繞于所述定子齒36上，每個定子齒36上繞一個線圈，每一線圈根據(jù)需要纏設(shè)有若干匝，線圈的兩側(cè)分別收容于相應(yīng)的線槽內(nèi)。每一定子齒36包括沿電機(jī)徑向(可以理解地，此處徑向包括嚴(yán)格意義上的徑向及稍微偏離徑向如偏離徑向30度以內(nèi)的方向)延伸的齒根及從齒根末端沿電機(jī)周向延伸的齒冠，每一線圈繞設(shè)于相應(yīng)定子齒的齒根上，每一定子齒36的齒冠朝向轉(zhuǎn)子的外表面設(shè)有貫穿電機(jī)軸向(可以嚴(yán)格沿平行電機(jī)軸向的方向貫穿或沿稍偏離電機(jī)軸向的方向貫穿)的開槽39 (也稱盲槽39或輔助槽39，即槽39內(nèi)無繞組穿過)。盲槽39具有增加定子極數(shù)的效果，當(dāng)增加后的定子極數(shù)不等于轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的整數(shù)倍時，增設(shè)的盲槽39有利于降低電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。本實施例中，所述定子磁芯32包括六個定子齒，每一定子齒36的齒冠朝向轉(zhuǎn)子的外表面設(shè)兩個盲槽39,每一盲槽39偏離定子齒中心線10度(即盲槽39中心與定子磁芯32的圓心之間的連線與定子齒中心線之間的夾角α為10度)，每一盲槽39的半徑為0.75mm。這樣,每一定子齒36形成三個等效定子極,所述定子磁芯32共形成十八個定子極。六個線圈連接成三相U、V、W。
[0016]所述轉(zhuǎn)子50包括轉(zhuǎn)軸52、由導(dǎo)磁材料制成的固定至轉(zhuǎn)軸52的圓筒形殼體54和固定于殼體54內(nèi)壁的環(huán)形永久磁鐵56。所述環(huán)形磁鐵56環(huán)繞定子30設(shè)置、與之相對且兩者之間間隔一較小氣隙以便轉(zhuǎn)子50可相對定子30旋轉(zhuǎn)。在本實施例中，所述環(huán)形磁鐵56為整體式(與分片式相對)環(huán)形磁鐵，沿周向形成4個交替設(shè)置的南、北磁極，每一磁極沿徑向極化。所述環(huán)形磁鐵56的一軸向端開設(shè)有若干均勻間隔設(shè)置的缺口 58，缺口 58個數(shù)等于磁極數(shù)。優(yōu)選地，所述缺口 58大小一致，每一缺口 58位于兩相鄰磁極的鄰接處，每一磁極的邊界分別位于兩相鄰缺口的中心。缺口 58的設(shè)置，降低了電機(jī)的極弧系數(shù)(本實施例中，極弧系數(shù)等于相鄰缺口之間的磁鐵片所對應(yīng)的圓弧角度？與每一磁極所對應(yīng)的圓弧角度Θ的比值)，從而可降低電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，并最終降低電機(jī)的定位力矩(detent torque,等于齒槽轉(zhuǎn)矩與摩擦轉(zhuǎn)矩之和)。
[0017]通過大量的試驗和測試，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用四極六槽(四個轉(zhuǎn)子磁極六個定子繞線槽)電機(jī)時，當(dāng)每一定子齒36的齒冠設(shè)兩個盲槽39，且所述環(huán)形磁鐵56缺口 58的兩周向端與圓心連線之間的夾角β為30?45度時，電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的最大值得到大幅度的降低，電機(jī)定位力矩的最大值可以降到2.0mNm以下；轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組的最大電感值與最小電感值之比全部大于1.3。圖6所示為上述四極六槽電機(jī)，當(dāng)所述缺口 58兩端與圓心連線之間的夾角為45度，缺口 58的軸向深度L等于4.5毫米時測得的數(shù)據(jù)，可以看到，全部電機(jī)的定位力矩的最大值都降到了 1.8mNm以下，而大部分電機(jī)的定位力矩甚至可以降到1.6mNm以下；轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周,定子繞組的最大電感值與最小電感值之比全部大于
1.45。
[0018]請再參閱圖1，所述轉(zhuǎn)子殼體54為碗狀，一端設(shè)端蓋542，另一端完全敞開，所述端蓋542設(shè)若干通孔544，以便氣流能從所述通孔544進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部從而對定子磁芯32和繞組38進(jìn)行冷卻。所述電機(jī)還包括一電路板70和蓋板80，所述電路板70和蓋板80位于殼體54的敞開端并與殼體54末端及定子繞組38沿軸向間隔一定距離，電路板70位于蓋板80內(nèi)側(cè)。電路板70設(shè)用于與外接電源連接的連接端子72，所述連接端子72通過傳導(dǎo)電路與定子繞組38電連接，以向繞組38供電。所述定子30還包括一固定至定子磁芯32環(huán)形安裝部34內(nèi)的軸套40，所述轉(zhuǎn)子50的轉(zhuǎn)軸52通過軸承42可旋轉(zhuǎn)地安裝至軸套40。優(yōu)選地，所述軸承42為滑動軸承。所述蓋板80固定至軸套40的一端，電路板70固定至蓋板80內(nèi)側(cè)。
[0019]本發(fā)明還可適用于六極九槽、八極十二槽等其他具有高電感差異性的永磁無刷電機(jī)。
[0020]可以理解地，本發(fā)明的電機(jī)也可以為內(nèi)轉(zhuǎn)子式，即轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)子磁鐵位于轉(zhuǎn)子外表面，定子齒由外向內(nèi)延伸，定子齒的徑向內(nèi)端與轉(zhuǎn)子磁鐵相對。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁無刷電機(jī)，包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，所述定子包括若干定子齒及繞設(shè)于定子齒上的繞組，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子包括一環(huán)形永久磁鐵，所述環(huán)形永久磁鐵形成若干與所述定子齒相對的磁極，所述環(huán)形永久磁鐵的一軸向端開設(shè)有若干缺口。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，每一定子齒包括沿徑向延伸的齒根及從齒根末端沿周向延伸的齒冠，至少部分定子齒的齒冠設(shè)貫穿電機(jī)軸向的盲槽。
3.如權(quán)利要求1所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組的最大電感值與最小電感值之比大于1.3。
4.如權(quán)利要求1所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，定子繞組的最大電感值與最小電感值之比大于1.45。
5.如權(quán)利要求1所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)的定位力矩的最大值小于 2.0mNm。
6.如權(quán)利要求1所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)的定位力矩的最大值小于 1.8mNm。
7.如權(quán)利要求1所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，所述環(huán)形永久磁鐵環(huán)繞于所述定子齒外部，所述永久磁鐵的缺口個數(shù)等于磁極數(shù)。
8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，所述環(huán)形永久磁鐵形成四個磁極，所述環(huán)形磁鐵的一端設(shè)有四個缺口，所述四個缺口等間距設(shè)置，所述定子設(shè)有六個定子齒，所述繞組包括六個線圈分別繞于所述定子齒上。
9.如權(quán)利要求8所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，每一缺口兩周向端與轉(zhuǎn)子中心連線之間的夾角為30?45度。
10.如權(quán)利要求8所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，每一缺口的軸向深度等于4.5毫米。
11.如權(quán)利要求8所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，每一定子齒與轉(zhuǎn)子相對的齒冠上設(shè)兩個貫穿電機(jī)軸向的盲槽。
12.如權(quán)利要求1至7任一項所述的永磁無刷電機(jī)，其特征在于，所述環(huán)形永久磁鐵形成八個磁極，磁鐵的一端設(shè)八個缺口，所述定子磁芯設(shè)有十二個定子齒；或所述環(huán)形永久磁鐵形成六個磁極，磁鐵的一端設(shè)六個缺口，所述定子磁芯設(shè)有九個定子齒。
【文檔編號】H02K29/08GK103973007SQ201410033745
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月4日
【發(fā)明者】關(guān)偉倫, 柴捷, 張濤, 陶荊平 申請人:德昌電機(jī)(深圳)有限公司