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CN101594011A - 永磁无刷电机及其转子 - Google Patents

永磁无刷电机及其转子 Download PDF

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CN101594011A CNA2008100675444A CN200810067544A CN101594011A CN 101594011 A CN101594011 A CN 101594011A CN A2008100675444 A CNA2008100675444 A CN A2008100675444A CN 200810067544 A CN200810067544 A CN 200810067544A CN 101594011 A CN101594011 A CN 101594011A
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李永斌
袁伟峰
孙宁
王新平
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Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
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Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种电机，所述电机包括电枢、可旋转地装设于电枢内的转子，所述转子包括多数个沿转子旋转轴线堆叠的铁芯，及n个固定至所述铁芯的永久磁铁，每一永久磁铁从其北极发出的磁力线分两路通过电枢后回到南极从而形成两个磁回路，这样，整个转子可形成2n个磁极，n为大于1的整数。本发明的电机，由于每个磁回路中只有一个永久磁铁，因而可充分利用磁铁，不易产生磁饱和，大大降低磁铁材料成本和组装成本；由于每个磁铁的磁极方向相同，从而可简化组装过程和充磁过程；由于每个磁回路中只有一个永久磁铁，因此本发明的磁铁可相对厚于现有技术中的磁铁，从而可降低磁铁加工和组装过程中容易损坏的危险。

Description

永磁无刷电机及其转子
【技术领域】
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种小功率永磁无刷电机及其转子。
【背景技术】
随着电力电子技术的发展，各种各样的电机在各行各业得到了广泛的应用，其中永磁直流无刷电机由于结构简单，电磁性能可靠，维护简单，被广泛应用于办公自动化、家电和汽车电器等领域。
永磁直流无刷电机通常包括转子和定子，转子上安装有永久磁铁，定子上缠绕有线圈绕组用于产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子磁铁相互作用，从而使电机转子顺时针(或逆时针)转动。转子包括表贴式永磁转子(Surface mounted PermanentMagnet Rotor)和嵌入式永磁转子(Insert Permanent Magnet Rotor)。
图6所示为目前市场上常用的一种嵌入式四极永磁转子100，图7为图6所示的嵌入式永磁转子插入电枢后其磁力线分布图。所述嵌入式永磁转子100包括若干沿转子轴向堆叠的铁芯102及4个固定嵌于铁芯102中的永久磁铁104，永久磁铁104的个数等于转子100的磁极数，从转子外面看，相邻磁铁的磁极方向相反并共同形成磁回路。然而，此种结构的转子具有以下缺点：
不适用于采用稀土磁铁的小功率应用场合，如汽车燃油泵，其输出功率通常只有10至30瓦，此时若采用稀土磁铁，为了充分利用磁铁，通常较薄的磁铁如1mm左右的厚度就能够满足磁性能的要求，但是较薄的磁铁在加工和组装过程中存在容易损坏的危险。如果为了克服容易损坏的危险不得不将磁铁做厚，则又将导致磁铁利用不充分，浪费磁铁。
在每个磁回路中，存在两个串联的永久磁铁，容易产生磁饱和，从而导致磁铁利用不充分。
磁铁数量较多且相邻磁铁的磁极方向相反，将使组装过程变得复杂。
【发明内容】
为了解决上述问题，本发明提供一种电机，所述电机包括电枢、可旋转地装设于电枢内的转子，所述转子包括多数个沿转子旋转轴线堆叠的铁芯，及n个固定至所述铁芯的永久磁铁，每一永久磁铁从其北极发出的磁力线分两路通过电枢后回到其南极形成两个磁回路，从而使得转子可形成2n个磁极，n为大于1的整数。
本发明进一步的改进在于：从转子外面看，所述n个永久磁铁的磁极方向相同。
本发明进一步的改进在于：所述铁芯的对应磁铁部分的边缘相对其它部分的边缘更靠近铁芯中心，从而使得所述铁芯的对应磁铁部分的边缘与电枢之间的气隙大于其它部分的边缘与电枢之间的气隙。
本发明还提供一种电机转子，所述转子包括多数个沿转子旋转轴线堆叠的铁芯，及n个固定至所述铁芯的永久磁铁，每一永久磁铁从其北极发出的磁力线通过电枢后回到南极，从而使得转子可形成2n个磁极，n为大于1的整数。
本发明进一步的改进在于：从转子外面看，所述n个永久磁铁的磁极相同。
本发明所举实施例具有的有益效果是：由于每个磁回路中只有一个永久磁铁，因此，本发明的磁铁可相对厚于现有技术中的磁铁，从而可降低磁铁加工和组装过程中易损坏的危险；由于每个磁回路中只有一个永久磁铁，因而可充分利用磁铁，不易产生磁饱和，大大降低磁铁材料成本和组装成本；由于每个磁铁的磁极方向相同，从而可简化组装过程和充磁过程；当铁芯的对应磁铁部分的边缘与电枢之间的气隙大于其它部分的边缘与电枢之间的气隙时，可使得产生于电机绕线上的反电势的波形基本对称，避免因反电势不对称而导致电机产生较大的噪声和振动。
【附图说明】
图1A是本发明一实施例提供的电机的转子示意图；
图1B是本发明另一实施例提供的电机的转子示意图；
图2是本发明另一实施例提供的电机转子插入电枢后的磁力线分布示意图；
图3是本发明另一实施例图2提供的电机的线电压与转子位置关系示意图；
图4是本发明又一实施例提供的电机的转子示意图；
图5是本发明再一实施例提供的外转子四极永磁无刷电机示意图；
图6所示为现有技术的一种嵌入式永磁转子的示意图；
图7为图6所示的嵌入式永磁转子的磁力线分布图。
【具体实施方式】
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1A是本发明一实施例提供的四极永磁电机转子示意图；图1B是本发明另一实施例提供的四极永磁电机转子示意图。
请参阅图1A，依本发明一实施例的四极永磁电机转子20包括若干沿转子旋转轴线方向堆叠的铁芯22，及2个固定嵌入至所述铁芯22中的永久磁铁24。所述铁芯22的外边缘位于以转子旋转轴线为中心的圆上。所述铁芯22开设有若干孔26以使得转子20的重心靠近铁芯22的中心或与铁芯22的中心重合。
请参阅图1B，可选地，依本发明另一实施例的四极永磁电机转子20’的铁芯22’的外边缘也可以不完全位于以转子旋转轴线为中心的圆上，对应两磁铁24’部分(即：两磁铁24’所在的扇形区域)的边缘相对其它部分的边缘更靠近铁芯22’的中心，图中实线代表铁芯22’边缘，虚线代表以转子旋转轴线为中心的圆。所述铁芯22’开设有若干孔26’以使得转子20的重心靠近铁芯22’的中心或与铁芯22’的中心重合。
图2所示为所述电机转子20’插入电枢40后的磁力线分布示意图。
请参阅图2，所述电枢40包括若干沿电机轴向堆叠的叠片铁芯，所述叠片铁芯沿径向开槽从而形成若干凸极42，以便绕线(图未示)可穿过开槽并缠绕于凸极42上。每一永久磁铁24’从其北极发出的磁力线分两路穿过电枢40后回到南极从而形成两个磁回路。因此，所述两个永久磁铁24’可形成4个磁极，且每个磁回路中只有一个永久磁铁24’，这样，本发明的磁铁可相对厚于现有技术中的磁铁，从而可降低磁铁加工和组装过程中易损坏的危险。由于转子铁芯22’的对应磁铁部分的边缘相对其它部分的边缘更靠近铁芯22’的中心，因此，铁芯22’的对应磁铁部分的边缘与电枢凸极42间的气隙大于其它部分的边缘与电枢凸极间的气隙，从而可使得产生于电机绕线上的反电势的波形基本对称(如图3所示)，避免因反电势不对称而导致电机产生较大的噪声和振动。
图4是本发明又一实施例提供的电机的转子示意图。
请参阅图4，可选地，依本发明又一实施例的表贴式转子20”，其转子铁芯22”的靠近两磁铁24”部分被切成近似平面形状，两磁铁24”为弧形，分别固定于所述铁芯22”的平面部并沿铁芯22”径向超出所述铁芯22”。
图5是本发明再一实施例提供的外转子永磁无刷电机的转子示意图。
请参阅图5，可选地，依本发明再一实施例的表贴式外转子20”’，两弧形铁芯22”’与两弧形磁铁24”’交错贴于外转子20”’的内表面；同样地，沿转子径向两弧形磁铁24”’的边缘与电枢凸极42”’间的气隙大于两弧形铁芯22”’的边缘与电枢凸极42”’间的气隙，从而可使得产生于电机绕线上的反电势的波形基本对称(如图3所示)，避免因反电势不对称而导致电机产生较大的噪声和振动。
可以理解地，本发明的磁铁个数并不限于两个，可以为n个，n为大于1的整数，如3个，4个等，从而可形成2n个磁极。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种电机，包括电枢、可相对电枢旋转的转子，其特征在于：所述转子包括n个永久磁铁，每一永久磁铁从其北极发出的磁力线分两路通过电枢后回到南极形成两个磁回路，从而使得所述转子形成2n个磁极，n为大于1的整数。
2、如权利要求1所述的电机，其特征在于：从转子外面看，所述n个永久磁铁的磁极方向相同。
3、如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述电机为永磁直流无刷电机。
4、如权利要求1至3任一项所述的电机，其特征在于：所述转子可旋转地装设于电枢内，所述转子还包括沿转子旋转轴线延伸的铁芯，所述永久磁铁固定至所述铁芯。
5、如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述永久磁铁固定嵌入所述铁芯内。
6、如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述永久磁铁采用表面贴附固定方式固定至所述铁芯。
7、如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述铁芯的边缘位于以转子中心为圆心的同心圆上。
8、如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述铁芯的对应磁铁部分的边缘相对其它部分的边缘更靠近铁芯中心，从而使得所述铁芯的对应磁铁部分的边缘与电枢之间的气隙大于其它部分的边缘与电枢之间的气隙。
9、如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述铁芯开设有若干孔以使得转子的重心靠近铁芯的中心或与铁芯的中心重合。
10、如权利要求1至3任一项所述的电机，其特征在于：所述转子可旋转地装设于电枢外围，所述转子还包括沿转子旋转轴线延伸的铁芯，沿转子径向所述磁铁与电枢之间的气隙大于铁芯与电枢之间的气隙。
11、一种电机转子，包括多数个沿转子旋转轴线堆叠的铁芯，其特征在于：所述转子还包括n个固定至铁芯的永久磁铁，所述n个永久磁铁使得转子具有2n个磁极，n为大于1的整数。
12、如权利要求11所述的电机转子，其特征在于：所述铁芯的对应磁铁部分的边缘相对其它部分的边缘更靠近铁芯中心，从转子外面看，所述n个永久磁铁的磁极方向相同。
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