一种永磁式无刷电动机的制作方法-j9九游会真人

1.本发明涉及电动机技术领域，具体地，本发明涉及一种永磁式无刷电动机。


背景技术：

2.目前，国内外的机电产品，在使用电动机进行驱动的领域，仍采用性能较差的感应电动机和永磁有刷电动机，特别是在水泵、风机领域。但是电动机的性能直接影响着水泵、风机的声音。无刷电动机因具有噪音低、寿命长、效率高等优势，已经在逐渐取代感应电动机和有刷电动机。然而，随着人民群众生活水平的不断提高，对于无刷电动机的性能要求也越来越高，同时具备静音化、小型化、高效率和平稳性的无刷电动机的研究开发进展并不理想，仍是当前的难点和热点研究课题。


技术实现要素：

3.基于此，本发明在于克服现有技术的至少一种缺陷，提供一种永磁式无刷电动机，所述永磁式无刷电动机效率高、振动少，噪音小，能够实现高效率的静音化运行。
4.其技术方案如下：
5.一种永磁式无刷电动机，包括：
6.定子组件，其包括定子铁芯和线圈绕组；
7.转子组件，其包括转轴和设置在转轴上的转子铁芯，所述转子组件设置于所述定子组件内，且所述转子组件与所述定子组件共中心轴；
8.所述定子铁芯具有环形轭部和若干个基于所述环形轭部向中心轴延伸的齿部，所述线圈绕组环绕设置在所述齿部上，所述齿部朝向中心轴的一端为圆弧面，所述齿部包括靠近环形轭部的第一齿部和靠近所述转子组件的且具有圆弧面的第二齿部，所述第二齿部靠近所述转子组件的部位的宽度大于所述第一齿部的宽度；
9.所述转子铁芯设有若干个按“n”极和“s”极交替排列的永久磁铁，所述永久磁铁的各磁极的磁力线汇聚点位于所述第二齿部内。
10.在其中一种实施方式中，所述永久磁铁的横截面呈面包型结构，所述面包型结构包括第一圆弧线，与所述第一圆弧线共中心线的第一直线，对称地设置于中心线的两侧并与所述第一直线的两端连接的两条第二圆弧线，以及对称地设置于中心线的两侧并与所述第一圆弧线的两端连接的两条第二直线，两条所述第二直线均垂直于所述第一直线，两条所述第二直线之间的距离大于所述第一直线的长度，所述第一圆弧线朝背向所述转轴的轴心方向凸起，所述第二圆弧线朝背向所述永久磁铁的中心方向凸起。
11.在其中一种实施方式中，两个所述第二直线的距离为d，所述转轴的轴心距第一圆弧线的距离为r，所述永久磁铁的极对数为p，所述d、r、p满足：d＝n*2π*r/2p，0.80≤n≤0.85。
12.在其中一种实施方式中，所述转轴的轴心距第一圆弧线的距离为r，所述第一圆弧线的最高点距离所述第一直线的距离为t1，第二直线的长度为t2，所述t1、t2满足：t2＝m*
t1，0.25≤m≤0.30；t1＝k*r,0.25≤k≤0.30。
13.在其中一种实施方式中，所述第一圆弧线的长度大于所述圆弧面的横截面所对应的圆弧长度。
14.在其中一种实施方式中，所述转子铁芯还包括转子轭，所述转子轭的横截面为设有若干凹口的圆环结构，所述凹口位于靠近圆环结构的外缘位置，所述凹口与所述面包型结构匹配且面包型结构的第一圆弧线的半径大于所述圆环结构的外环的半径，所述第一圆弧线和所述圆环共圆心。
15.在其中一种实施方式中，所述齿部和所述转子轭之间设有第一径向气隙，所述齿部和所述永久磁铁之间设有第二径向气隙。
16.在其中一种实施方式中，所述第二齿部包括圆弧面，沿所述圆弧面的中心线对称设置的两个第一平面和两个第二平面，所述第一平面与所述圆弧面圆滑过渡连接，所述第二平面两端分别与所述第一平面和所述第一齿部圆滑过渡连接，所述第二平面靠近第一平面的一端与所述圆弧面的距离比靠近第一齿部的一端与所述圆弧面的距离小。
17.在其中一种实施方式中，所述定子铁芯和/或转子铁芯由多片电磁钢板层叠设置构成。
18.在其中一种实施方式中，所述线圈绕组环绕设置在所述第一齿部上。
19.本发明的有益效果在于：本技术方案通过对转子组件的转子铁芯和定子组件的齿部进行设计，使得转子铁芯的永久磁铁的各磁极的磁力线汇聚于定子组件的齿部的特定区域内，能够使得磁场强度分布呈正弦波形，转矩波动小，磁阻变化小，从而使电动机更加静音，噪音、振动显著技降低，且电动机效率高。
附图说明
20.图1为现有技术的转子铁芯的剖视图。
21.图2为现有技术的转子铁芯的磁力线标示图。
22.图3为实施例1永磁式无刷电动机的立体图。
23.图4为实施例1永磁式无刷电动机剖视图。
24.图5为实施例1定子组件的立体图。
25.图6为实施例1转子铁芯的立体图。
26.图7为实施例1永磁式无刷电动机的局部剖视图。
27.图8为实施例1永磁式无刷电动机的局部剖视图。
28.图9为实施例1永磁式无刷电动机的局部剖视图。
29.图10为实施例1永磁式无刷电动机的局部剖视图。
30.图11为现有技术和本实施例1的无刷电动机的磁场波形对比图。
31.图12为现行技术和本实施例1的无刷电动机的电动机效率对比图。
32.附图标记说明：100、定子组件；101、定子铁芯；102、齿部；1021、第一齿部；1022、第二齿部；103、线圈绕组；104、环形轭部；200、转子组件；201、转轴；202、转子铁芯；203、永久磁铁；204、转子轭。
具体实施方式
33.本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
34.有技术文献公开过可以通过改变永磁磁极在磁场取向上的厚度、设计不均匀气隙等手段来改善磁场波形和减少磁阻变化，从而增加电动机定转子间气隙的磁通密度，提高出力，降低转矩波动，减小噪音，如图1。然而，这种无刷电动机的永磁磁极的磁力线方向与连接转子的中心和永久磁极的圆周方向中央部的直线平行，磁力线是平行的，即磁力线朝向为无限远，如图2所示。这种无刷电机的转子的表面外圆周部份的磁场强度分布为图11所示的平顶波形，平顶波形与正弦波形有很大的不同，存在效率低下，噪音、振动大的问题，无法满足客户所需求的静音、高效需求。
35.本技术所述的永磁式无刷电动机能够同时实现高效率和静音化运行，本技术的具体方案如下：实施例1
36.如图3至图7所示，本实施例公开了一种永磁式无刷电动机，包括：定子组件100，其包括定子铁芯101和线圈绕组103；转子组件200，其包括转轴201和设置在转轴201上的转子铁芯202，所述转子组件200设置于所述定子组件100内，且所述转子组件200与所述定子组件100共中心轴；所述定子铁芯101具有环形轭部104和若干个基于所述环形轭部104向中心轴延伸的齿部102，所述线圈绕组103环绕设置在所述齿部102上，所述齿部102朝向中心轴的一端为圆弧面s1，所述齿部102包括靠近环形轭部104的第一齿部1021和靠近所述转子组件200的且具有圆弧面s1的第二齿部1022，所述第二齿部1022靠近所述转子组件200的部位的宽度大于所述第一齿部1021的宽度(所述宽度指垂直于转轴的径向方向上的长度)；所述转子铁芯202设有若干个按“n”极和“s”极交替排列的永久磁铁203，所述永久磁铁203的各磁极的磁力线汇聚点位于所述第二齿部1022内。
37.当无刷电动机通电时，线圈绕组103能够通电，从而使得定子组件100能够形成电磁场，由于转子组件200中设置有永久磁铁203，永久磁铁203在电磁场的作用力下能够带动转子组件200绕转轴201旋转。本技术方案对永久磁铁203和齿部进行特别设计，通过将永久磁铁203的各磁极的磁力线汇聚于第二齿部内，能够使得转子组件的聚磁作用明显，磁场强度分布呈正弦波形，如图11所示，转矩波动小，使电动机更加静音，噪音、振动显著技降低。具体原理在于：永磁式无刷电动机的输出转矩和转矩波动与转子表面的磁场强度曲线密切相关，正弦化的磁场强度曲线因为不存在跳跃磁场，有助于电动机的出力和平稳运行，对提高效率和减小噪音振动有显著效果。本技术方案的通过将永久磁铁203的各磁极的磁力线汇聚于一点且该点位于所述第二齿部内，能够实现正弦分布的磁场强度曲线。
38.进一步地，为实现永久磁铁203的各磁极的磁力线汇聚于一点且该点位于所述第二齿部内，本实施例中所述永久磁铁203的横截面呈面包型结构，如图8所示，所述面包型结构包括第一圆弧线c1，与所述第一圆弧线共中心线l0的第一直线l1，对称地设置于中心线l0的两侧并与所述第一直线l1的两端连接的两条第二圆弧线c2，以及对称地设置于中心线l0的两侧并与所述第一圆弧线c1的两端连接的两条第二直线l2，第一圆弧线c1位于和转轴201的轴心同心的圆周上，c1、l2、c2、l1、c2、l2依次连接形成闭合结构，两条所述第二直线
l2均垂直于所述第一直线l1，两条所述第二直线l2之间的距离大于所述第一直线l1的长度，所述第一圆弧线c1朝背向所述转轴的轴心方向凸起，所述第二圆弧线c2朝背向所述永久磁铁203的中心方向凸起。
39.更进一步地，如图9所示，两个所述第二直线l2的距离为d，所述转轴的轴心距第一圆弧线的距离为r(即第一圆弧线的半径为r)，所述永久磁铁的极对数为p(一个“n”极永久磁铁和一个“s”极永久磁铁的极对数为1)，所述d、r、p满足：d＝n*2π*r/2p，0.80≤n≤0.85。所述第一圆弧线c1的最高点距离所述第一直线l1的距离为t1，第二直线l2的长度为t2，所述t1、t2满足：t2＝m*t1，0.25≤m≤0.30；t1＝k*r，0.25≤k≤0.30。本技术方案通过对永久磁铁203的形状和尺寸的设计得以实现磁场的正弦波形分布。
40.进一步地，所述第一圆弧线c1的长度大于所述圆弧面s1的横截面所对应的圆弧长度，即第一圆弧线c1的长度大于横截面图中与圆弧面s1对应的圆弧长度。
41.进一步地，所述转子铁芯202还包括转子轭204，如图8所示，所述转子轭204的横截面为设有若干凹口的圆环结构，所述凹口位于靠近圆环结构的外缘位置，所述凹口与所述面包型结构匹配且面包型结构的第一圆弧线c1的半径大于所述圆环结构的外环的半径r1，所述第一圆弧线c1和所述圆环共圆心。
42.值得一提的是，图7至图10均为剖视图，其中的直线、曲线实质代表的永磁式无刷电动机各部件的面，为了便于理解，在图10中对于各直线、曲线实质代表的面进行了标注，如图8、图10所示，图8中所述圆环结构的外环线b1对应的为图10中转子轭的外圆弧面s2，图8中所述第一圆弧线c1对应的为图10中永久磁铁的外圆弧面s3。
43.进一步地，所述齿部102和所述转子轭204之间设有第一径向气隙301，所述齿部102和所述永久磁铁203之间设有第二径向气隙302。第一圆弧线c1的半径大于所述圆环结构的外环的半径r1，则使得第一径向气隙301和第二径向气隙302的大小不同，由于气隙能够起到隔磁的作用，气隙越大磁力线越难通过，本技术方案通过对永久磁铁进行特别设计，可以减少永久磁铁的漏磁，电机工作时能够产生波形为正弦波的磁场密度，提升电机效率。更具体地，所述第一径向气隙301位于齿部102的圆弧面s1和转子轭204的外圆弧面s2之间，所述第二径向气隙302位于齿部102的圆弧面s1和永久磁铁203的外圆弧面s3之间。
44.进一步地，如图3、如图10所示，所述第二齿部包括圆弧面s1，沿所述圆弧面的中心线对称设置的两个第一平面p1和两个第二平面p2，所述第一平面p1与所述圆弧面s1圆滑过渡连接，所述第二平面p2两端分别与所述第一平面p1和所述第一齿部1021圆滑过渡连接，所述第二平面p2靠近第一平面p1的一端与所述圆弧面s1的距离比靠近第一齿部102的一端与所述圆弧面s1的距离小。
45.进一步地，所述定子铁芯101和/或转子铁芯202由多片电磁钢板层叠设置构成。
46.进一步地，所述线圈绕组103环绕设置在所述第一齿部1021上。定子组件100为具有多相的集中式定子绕组。
47.如图12所示，本实施例所述的永磁式无刷电动机的效率约为99％，而市面上现行的永磁式无刷电动机的效率大多为97％，本实施例所述的永磁式无刷电动机的效率提升了约2％。
48.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的
任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。