CN103475126A - 电机的转子结构以及具有该转子结构的无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机的转子结构以及具有该转子结构的无刷直流电机，所述转子结构包括转轴、转子铁心、永磁体块，转轴穿过转子铁心的中心，转子铁心外周均匀间隔地开设有卡槽，相邻卡槽间形成有凸锥，永磁体块设置在卡槽内，相邻两永磁体块间对应凸锥的位置形成有间隙，转子结构还包括粘胶与固定架，固定架具有挡条，粘胶填充在所述间隙内，转子铁心容置在固定架内，挡条压抵间隙两侧的两永磁体的外环表面的边缘，转子铁心的表面上开设有若干磁通孔，相邻磁通孔间形成有构造块以及与构造块连接的间隔壁，构造块、间隔壁的中间等分线与所述凸锥的等分线重合。本发明电机的转子结构可提高转子的永磁体块的固定性，并提高了磁导性能。

Description

电机的转子结构以及具有该转子结构的无刷直流电机

技术领域

    本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机的转子结构以及具有该转子结构的无刷直流电机。

背景技术

无刷直流电机由于其调速范围宽，低速性能好，运行平稳，噪声低，效率高等优点，在各生产领域有着广泛的引用。

CN201220620741公开一种无刷直流电机，其转子1具有转子铁心11以及多个弧形永磁体块，转子铁心11上设置有弧形槽，多个弧形永磁体块环绕固定在转子铁心11的弧形槽内，然此种通过利用弧形槽的卡固以及磁体与铁心11间的吸引力来固定永磁体块的方式，永磁体块稳定性不好，电机转子高速旋转中急停时，永磁体块由于惯性的作用有可能相对弧形槽移位或甩动，尤其，随着电机的使用时长，每次永磁体块相对弧形槽的稍许偏移，均会对后续的安全运行形成隐患，并且由于永磁体块的移位也会对磁通量造成影响，影响转速。如果在外围套设壳套对永磁体块进行保护，永磁体的外周表面与定子结构内周表面的间隙非常小，不便于设置壳体，并且壳套会遮挡永磁体的磁力线，对磁通量造成影响，磁导性能差。此外，转子铁心的表面开设的磁通孔结构对磁通量的影响较大，现有转子结构中，磁通孔对磁通量的利用度不理想，且不利于节省转子材料。因此对磁通孔的形状与位置设计亦是本领域设计人员的一个技术研发方向。

发明内容

鉴于以上所述，有必要提供一种永磁体块固定性好，并且通过对磁通孔的设计可提高磁导性能的电机的转子结构。

一种电机的转子结构，包括转轴、转子铁心、永磁体块，所述转子铁心开设有中心孔，所述转轴穿过转子铁心的中心孔并与转子铁心固接，转子铁心外周均匀间隔地开设有卡槽，相邻卡槽间形成有凸锥，所述永磁体块设置在转子铁心的卡槽内，相邻两永磁体块间对应凸锥的位置形成有间隙，所述转子结构还包括粘胶与固定架，所述粘胶填充在所述间隙内，所述固定架包括收容框以及连接盖，所述收容框包括底盘以及垂直地设置在底盘周边且间隔均匀的若干挡条，所述转子铁心安装在所述收容框内，所述挡条压抵所述间隙两侧的永磁体块的外表面的边缘，所述连接盖连接在所述收容框相对底盘的一端并与所述挡条卡固，所述转轴两端分别从所述底盘与连接盖中心穿出，所述转子铁心的表面上开设有若干磁通孔，相邻磁通孔间形成有构造块以及与构造块连接的间隔壁，构造块、间隔壁的中间等分线与所述凸锥的等分线重合。

进一步地，所述磁通孔包括孔底段与孔顶段，孔底段邻近中心，孔底段具有底弧壁以及连接在底弧壁两端的侧伸壁，底弧壁邻近中心孔，连接在底弧壁两端的侧伸壁分别沿转子铁心的径向向外周延伸，所述顶锥段包括顶角点及由顶角点引出的两轮廓壁，所述顶角点邻近卡槽底部的中间部位，两轮廓壁分别连接所述侧伸壁的延伸末端，并且与侧伸壁形成连接角，连接角的取值范围在100度至150度。

进一步地，所述顶角点引出的两轮廓壁对应地形成一顶角，顶角的取值范围在120度至160度。

更进一步地，所述连接角取值范围为120度至135度，所述顶角取值范围为135度至150度。

进一步地，所述磁通孔开设为V形孔，相邻V形孔间形成有所述间隔壁以及与间隔壁一体连接的构造块，使得间隔壁以及其一体连接的构造块的中间等分线与所述凸锥的等分线重合。

进一步地，所述磁通孔对应地形成有为开设V形孔而形成在两交叉空槽间的实体部，实体部的中间等分线与所述凸锥的等分线重合。

进一步地，所述挡条具有弧形侧面，压抵在相邻永磁体块的连接处，弧形侧面的中间沿轴向延伸有分隔条，所述分隔条伸入至所述间隙内。

进一步地，所述挡条具有平直侧面，所述平直侧面表面上形成有卡持结构，卡持结构包括导向块与夹持块，所述导向块呈楔形体，设置在挡条的顶侧，所述夹持块为矩形块体，设置在导向块下方，夹持块与导向块间形成夹持槽。

进一步地，所述底盘的中心开设有第一套设孔，所述连接盖的中心开设有第二轴套孔。

另外，有必要提供一种具有上述转子结构的无刷直流电机。

一种无刷直流电机，包括外壳套、定子结构、转子结构、固定座以及轴套部件，所述定子结构套设在外壳套内，定子结构具有中心安装孔，所述转子结构）套设在中心安装孔内，所述固定座固定地安装在外壳套内，其配合轴套部件安装所述转子结构，所述转子结构具有上述结构特征的转子结构。

相较于现有技术，本发明电机的转子结构通过在永磁体间的间隙中设置粘胶，并且通过设置固定架容置转子铁心与永磁体，固定架的挡条压抵间隙两侧的两永磁体的外环表面的边缘，从而加固了永磁体在转子铁心外侧的位置稳定性，通过将转子铁心的磁通孔设置成特定形状与位置，相邻磁通孔间形成有构造块以及与构造块连接的间隔壁，构造块、间隔壁的中间等分线与所述凸锥的等分线重合，可以提高磁导性能。

附图说明

图1是本发明第一较佳实施例无刷直流电机第一视角的分解示意图；

图2是本发明第一较佳实施例无刷直流电机第二视角的分解示意图；

图3是图1所示的无刷直流电机的转子结构的分解示意图；

图4是图1所示的无刷直流电机的转子结构的转子铁心的俯视图；

图5是图1所示的无刷直流电机的转子结构的局部放大示意图；

图6是图1所示的无刷直流电机的转子结构的挡条的结构示意图；

图7是本发明无刷直流电机装配后的整体示意图；

图8是本发明第二较佳实施例无刷直流电机的转子结构的分解示意图；

图9是本发明第三较佳实施例无刷直流电机的转子结构的转子铁心的俯视图。

 

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1、图2，本发明提供一种无刷直流电机，包括外壳套10、定子结构20、转子结构30、固定座40以及轴套部件50。所述定子结构20套设在外壳套10内，定子结构20具有中心安装孔21，所述转子结构30套设在定子结构20的中心安装孔21，所述固定座40固定地安装在外壳套10内，其配合轴套部件50安装所述转子结构30，使得转子结构30可整体相对固定座40转动。

所述外壳套10包括底盖11、主体圆筒12以及前端盖13。所述底盖11具有底壁111以及垂直地连接在底壁111边沿的周缘112，所述周缘112上开设有结构槽或孔，供底盖11与主体圆筒12连接用。所述底盖11内可设置有电路板（图未示）。所述主体圆筒12为两端贯通的中空圆筒，其一端与所述底盖11的周缘112连接，另一端连接所述前端盖13。主体圆筒12上开设有散热孔121。所述前端盖13中心开设有穿孔131，以供转子结构30的转轴穿出，前端盖13的外表面形成有加固筋132，加固筋132呈“十”字分布。所述前端盖13与主体圆筒12、底盖11围成一容置腔，容置所述定子结构20、转子结构30与固定座40。

所述定子结构20包括筒体21以及绕线（图未示），所述筒体21内壁上开设有绕线槽22。所述绕线槽22沿轴向延伸且均匀间隔开设，所述绕线穿过绕线槽22绕卷成所需的线圈结构，此技术为本领域公知技术，在此不作叙述。

请参阅图3、图4，所述转子结构30包括转轴31、转子铁心32、以及永磁体块33。所述转子铁心32为若干圆形铁片层叠形成，铁片中心开设有中心孔321，用以套设所述转轴31。铁片外周均匀间隔地开设有卡槽322，并在相邻卡槽322间形成凸锥323。所述凸锥323横截面呈三角形。铁片上还开设有若干磁通孔324，其数量与所述凸锥323数量相当。铁片表面上每一卡槽322段对应的表面上开设有一磁通孔324。

所述磁通孔324似棱形结构。所述磁通孔324包括孔底段41与孔顶段42。孔底段41位于邻近中心孔321的一侧，孔底段41具有底弧壁411以及连接在底弧壁411两端的侧伸壁412。底弧壁411靠近中心孔321，底弧壁411的弧线方向与中心孔321的弧线方向相背。侧伸壁412沿铁片的径向向外周延伸。所述顶锥段42呈“∧”形，包括一顶角点421及由顶角点421引出的两轮廓壁422，对应地形成一顶角α，α的取值在120度至160度之间，较佳地取值为135度至150度。所述顶角点421邻近卡槽322底部的中间部位，两轮廓壁422分别连接所述侧伸壁412的延伸末端，并且与侧伸壁412形成一连接角β。β的取值在100度至150度之间，较佳地取值为120度至135度。如此，在相邻磁通孔324的相邻轮廓壁422间形成一构造块423，在相邻侧伸壁412之间形成间隔厚度均匀的一间隔壁424。所述构造块423、间隔壁424的位置与凸锥323位置相对应，可视为在一条线上，具体地，构造块423、间隔壁424的中间等分线L经过所述凸锥323的等分线L’重合。如此，可以节省材料，又可以提高导磁性能。其原理如下：两块永磁体块33设置在相邻卡槽322后，会形成一个磁力线环路，磁力线会经过两块永磁体块33间的间隙，由于铁的导磁性要比空气强，磁力线通过间隙后经构造块423以及间隔壁424传导，可以提高磁力线的传导性能。如果磁力线通过间隙后即进入空气中，则磁力线的传导性较差。并且，通过检验，在顶角α取值为135度至150度，连接角β取值为120度至135度，可最大化地节省材料与提高磁力线传导性能。

请结合参阅图5，所述永磁体块33呈弧形体，具有内环表面与外环表面，永磁体块33的长度对应转子铁心32的长度。所述永磁体块33设置在转子铁心32的卡槽322内，其内环表面与所述卡槽322底面贴邻，相邻两永磁体块33间形成有间隙325，间隙325与凸锥323的位置对应。

所述转子结构30还包括粘胶（图未示）与固定架60。所述粘胶填充在间隙325内。请再次参阅图3，所述固定架60包括收容框61以及与收容框61配合的连接盖62。所述收容框61包括底盘63以及垂直地设置在底盘63周边且间隔均匀的若干挡条64。所述底盘63的中心开设有第一套设孔631，以供转轴31穿过。所述底盘63的底面形成有呈蛛网状的第一凸肋632（参阅图2），用以加固底盘63。

请参阅图6，所述挡条64呈半圆柱状，具有弧形侧面641与平直侧面642。所述挡条64的顶端于所述平直侧面642表面上形成有卡持结构643，卡持结构643包括导向块644与夹持块645，所述导向块644呈楔形体，设置在挡条64的顶端，用于引导挡条64卡入连接盖62。所述夹持块645为矩形块体，设置在导向块644下方，与导向块644间形成夹持槽646。

所述连接盖62上开设有第二轴套孔621以及若干卡孔622，所述第二轴套孔621开设在连接盖62的中心，以供所述转轴31穿过。所述若干卡孔622开设在邻近连接盖62的周缘，若干卡孔622与所述挡条64的位置对应，用以在连接盖62盖合在收容框61后，所述卡孔622与所述挡条64顶端的卡持结构643配合。所述连接盖62的外表面形成有呈蛛网状的第二凸肋623，用以加固连接盖62。

所述固定座40包括固定圈41及设置在固定圈41内的支架42，所述支架42中心形成有套筒421，以配合所述轴套部件50安装所述转子结构30。

所述轴套部件50包括垫圈51与若干垫片52，用以层叠地安装在转轴31上，使转子结构30可相对固定座40以及前端盖13无摩擦转动。

装配所述无刷直流电机时，先装配所述转子结构30，将若干铁片层叠获得转子铁心32，转子铁心32的长度可根据所需电机功率而定，转子铁心32越厚，放置的永磁体长，磁力强度也大。转轴31穿过转子铁心32的中心孔321并与转子铁心32卡固。将永磁体块33安装在卡槽322内，在相邻永磁体块33间的间隙325内填充粘胶；然后将装配有永磁体块33的转子铁心32安装至固定架60内，转子铁心32放置至收容框61内，挡条64的弧形侧面641压抵形成所述间隙325的两永磁体块33的外环表面的边缘；将所述连接盖62装配至收容框61上，连接盖62的卡孔622与所述挡条64上的卡持结构643卡扣，连接盖62抵持转子铁心32的一端，与所述收容框61的底盘63将转子铁心32两端夹持。所述转轴31两端分别从收容框61的底盘63的第一套设孔631以及所述连接盖62上的第二轴套孔621穿出。如此，转子结构30的安装完成。安装后，永磁体块33的表面露出于所述挡条64之间的间隙，挡条64不会对磁力线产生影响，并且挡条64位于两永磁体块33邻接处的凹陷位置，挡条64的平直侧面642未相对永磁体块33外周表面突出，在转子结构30旋转时，所述挡条64不会摩擦到所述定子结构20的内周表面。并且，所述构造块423以及间隔壁424与相邻永磁体块33间的间隙325位置对应。

然后将转轴31上于收容框61的一端套设轴套部件50与所述固定座40，并安装至外壳套10的底盖11内；将转轴31上于连接盖62的一端套设轴套部件50；将主体圆筒12与底盖11连接，然后将前端盖13连接至主体圆筒12上，转轴31从前端盖13的穿孔131穿出。如此，无刷直流电机的装配完成（请参阅图7）。

请参阅图8，所示本发明无刷直流电机转子结构的另一较佳实施例，为了进一步加固贴附在卡槽322内的永磁体块33固定性，所述挡条64的弧形侧面641中间沿轴向延伸有分隔条647，挡条64安装时，所述分隔条647伸入至填充有粘胶的间隙342内，可进一步限定永磁体块33的位置，加固永磁体块33固定性。

请参阅图9，本发明无刷直流电机转子结构的第三较佳实施例，所述转子铁心32的磁通孔324可开设为V形孔，相邻V形孔间形成有间隔壁71以及与间隔壁71连接的构造块72，并且对应地形成有为开设V形孔而形成在两交叉空槽间的实体部53，使得相邻V形孔之间的间隔壁71以及其一体连接的构造块72的中间等分线与所述凸锥323的等分线重合，并且实体部73的中间等分线与所述凸锥323的等分线重合，并且所述等分线均经过转子铁心32的圆心。如此，磁力线传播将经过间隔壁71以及构造块72，有利于磁力线的传导，唯在省材上劣于第一较佳实施例的转子铁心32的结构设计。

综上，本发明无刷直流电机的转子结构20通过设置固定架60，可确保转子结构20在转动时，所述永磁体块33不会产生偏移，且固定架60不会阻挡磁力线，对磁力线产生影响，从而不会影响转子的性能。并且通过设置特定形状的磁通孔，可提高磁力线传导，提高了转子结构的电磁性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机的转子结构（30），包括转轴（31）、转子铁心（32）、永磁体块（33），所述转子铁心（32）开设有中心孔（321），所述转轴（31）穿过转子铁心（32）的中心孔（321）并与转子铁心（32）固接，转子铁心（32）外周均匀间隔地开设有卡槽（322），相邻卡槽（322）间形成有凸锥（323），所述永磁体块（33）设置在转子铁心（32）的卡槽（322）内，相邻两永磁体块（33）间对应凸锥（323）的位置形成有间隙（325），其特征在于：所述转子结构（30）还包括粘胶与固定架（60），所述粘胶填充在所述间隙（325）内，所述固定架（60）包括收容框（61）以及连接盖（62），所述收容框（61）包括底盘（63）以及垂直地设置在底盘（63）周边且间隔均匀的若干挡条（64），所述转子铁心（32）安装在所述收容框（61）内，所述挡条（64）压抵所述间隙（325）两侧的永磁体块（33）的外表面的边缘，所述连接盖（62）连接在所述收容框（61）相对底盘（63）的一端并与所述挡条（64）卡固，所述转轴（31）两端分别从所述底盘（63）与连接盖（62）中心穿出，所述转子铁心（32）的表面上开设有若干磁通孔（324），相邻磁通孔（324）间形成有构造块（423、72）以及与构造块（423、72）连接的间隔壁（424、71），构造块（423、72）、间隔壁（424、71）的中间等分线与所述凸锥（323）的等分线重合。

2.根据权利要求1所述的电机的转子结构（30），其特征在于：所述磁通孔（324）包括孔底段（41）与孔顶段（42），孔底段（41）邻近中心（321），孔底段（41）具有底弧壁（411）以及连接在底弧壁（411）两端的侧伸壁（412），底弧壁（411）邻近中心孔（321），连接在底弧壁（411）两端的侧伸壁（412）分别沿转子铁心（32）的径向向外周延伸，所述顶锥段（42）包括顶角点（421）及由顶角点（421）引出的两轮廓壁（422），所述顶角点（421）邻近卡槽（322）底部的中间部位，两轮廓壁（422）分别连接所述侧伸壁（412）的延伸末端，并且与侧伸壁（412）形成连接角（β），连接角（β）的取值范围在100度至150度。

3.根据权利要求2所述的电机的转子结构（30），其特征在于：所述顶角点（421）引出的两轮廓壁（422）对应地形成一顶角（α），顶角（α）的取值范围在120度至160度。

4.根据权利要求3所述的电机的转子结构（30），其特征在于：所述连接角（β）取值范围为120度至135度，所述顶角（α）取值范围为135度至150度。

5.根据权利要求1所述的电机的转子结构（30），其特征在于：所述磁通孔（324）开设为V形孔，相邻V形孔间形成有所述间隔壁（71）以及与间隔壁（71）一体连接的构造块（72），使得间隔壁（71）以及其一体连接的构造块（72）的中间等分线与所述凸锥（323）的等分线重合。

6.根据权利要求5所述的电机的转子结构（30），其特征在于：所述磁通孔（324）对应地形成有为开设V形孔而形成在两交叉空槽间的实体部（73），实体部（73）的中间等分线与所述凸锥（323）的等分线重合。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电机的转子结构（30），其特征在于：所述挡条（64）具有弧形侧面（641），压抵在相邻永磁体块（33）的连接处，弧形侧面（641）的中间沿轴向延伸有分隔条（647），所述分隔条（647）伸入至所述间隙（342）内。

8.根据权利要求1至6任一项所述的电机的转子结构（30），其特征在于：所述挡条（64）具有平直侧面（642），所述平直侧面（642）表面上形成有卡持结构（643），卡持结构（643）包括导向块（644）与夹持块（645），所述导向块（644）呈楔形体，设置在挡条（64）的顶侧，所述夹持块（645）为矩形块体，设置在导向块（644）下方，夹持块（645）与导向块（644）间形成夹持槽（646）。

9.根据权利要求1至6任一项所述的电机的转子结构（30），其特征在于：所述底盘（63）的中心开设有第一套设孔（631），所述连接盖（62）的中心开设有第二轴套孔（621）。

10.一种无刷直流电机，包括外壳套（10）、定子结构（20）、转子结构（30）、固定座（40）以及轴套部件（50），所述定子结构（20）套设在外壳套（10）内，定子结构（20）具有中心安装孔（21），所述转子结构（30）套设在中心安装孔（21）内，所述固定座（40）固定地安装在外壳套（10）内，其配合轴套部件（50）安装所述转子结构（30），其特征在于：所述转子结构（30）为权利要求1至9任一项所述的电机的转子结构（30）。

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