CN1787333A - 永磁体电动机 - Google Patents
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Abstract
一种永磁体电动机,其中永磁体被设置在转子芯部上,例如无刷DC电动机,并且空气形状槽被形成在转子芯部内以最大地减小磁阻转矩,由此减小了电动机转距的波动量和减小了噪音。所述永磁体电动机其中永磁体被设置在转子芯部内,其中弧形槽沿着转子芯部内的永磁体的内部或者外部上的磁通量通路来设置。
Description
技术领域
本发明涉及具有形成在转子芯部内的永磁体的电动机,例如无刷DC电动机,具体而言,涉及这样的永磁体电动机,其中空气成形槽被形成在转子芯部中并且永磁体被设置在转子芯部中,从而减小噪音。
背景技术
通常,诸如无刷DC电动机的电动机被构造使得永磁体被设置在转子芯部中,这样的电动机的一个示例显示在图1中。
图1是永磁体电动机内部的平面图,显示了与旋转轴线相正交的平面。永磁体电动机是三相和四极电动机。
在图1中,转子芯部4被设置在定子芯部2,用于产生旋转磁场,对应电动机的极数的数目(例如,四极)而制备的永磁体6被沿着转子芯部4的外径设置在周向方向上。
每个永磁体6具有带形,所述带形具有矩形截面,并与从沿着q轴的对应的永磁体6的一端到沿着q轴到对应的永磁体6的另外一端的磁通量(来自定子芯部的磁通量)的长度水平和与从沿着d轴的对于的永磁体6的一端到沿着d轴的对应的永磁体6的另外一端的磁通量(来自定子芯部的磁通量)的磁通量长度垂直设置。
用作通量阻碍物、用于防止相邻永磁体6之间的磁通量的短路和泄漏的具有三角形截面的孔7被形成通过各永磁体6的两端。
用于通过旋转轴的中心孔8被形成通过转子芯部4的中心。
通过上述结构,获得d轴的电感和q轴的电感的比值(即,凸极纵向电流),由于d轴和q轴之间的电感之间的差异而产生磁阻转矩。
磁阻转矩与通过永磁体6所产生的磁阻转矩具有电相差90度,并且以磁距周期两倍的周期变化。当永磁体6的位置更加靠近转子芯部4的内径,或者磁阻转矩被更为有效地使用,设置在永磁体6和转子表面之间用作磁性部件的转子芯部4的长度在径向方向增加,由此方便了磁通量的分散和转子芯部4的表面上的永磁体6的均匀分布。
图2显示了上述传统永磁体电动机之上的磁通量的分布,表示了从永磁体6开始的磁通量的分布形状和产生磁阻转矩的磁通量流。
在图2中,фm表示当外部激励被执行来获得磁矩时的磁通量,фr表示当外部激励被执行以获得磁阻转矩时的磁通量。此处,磁场极的中心是磁距的中心并通常用作d轴,磁场极之间的位置与d轴具有电相差90度,并且通常用作q轴。
如上所述,由于具有较低磁导率的传统永磁体电动机的永磁体适当地沿着d轴的磁通路正交安置,d轴的电感较低。另一方面,由于具有相对较高的磁导率的传统永磁体电动机的永磁体沿着q轴的磁通路设置,q轴的电感比d轴的电感更高但是几乎相同。
因此,d轴的电感和q轴的电感的比值极小,磁距对电动机转距起作用,同时磁阻转矩对于电动机转距几乎没有用处。
此外,图2显示了当定子芯部2的磁极中心与转子芯部4的磁极中心相重合时的磁通量线,转子芯部4中的磁通量相对转子的芯部4的磁极中心没有被均匀地分开,但是展开,由此发生泄漏。由此,电动机转距的波动(riffle)增加,由此很大地影响了电动机的噪音。
发明内容
由此,本发明的一方面是提供一种永磁体电动机,其中弧形的槽以多条线安置在转子芯部中以最小化磁阻转矩,与此减小了电动机转距的波动量并减小了噪音。
根据本发明的一方面,本发明提供了一种永磁体电动机,其中永磁体被设置在转子芯部中,其中槽沿着转子芯部内的磁通量通路设置。
优选地,槽可以在永磁体之间的永磁体的内部或者外部上以多条线堆叠,槽的多线数目可以至少是两个。
此外,优选地,多个槽可以以弧形设置。
此外,优选地,弧形槽的中心点可以位于转子芯部的表面上,或者可以被安置在从转子芯部的内部偏离的转子芯部的外周表面上。
优选地,弧形槽的中心点可以安置在永磁体之间的转子芯部的中心线上。
此外,优选地,直线形槽可以设置在具有不同的中心点的弧形槽之间并可以安置在永磁体的外部上。
根据本发明的一方面,本发明提供了一种永磁体电动机,其中永磁体被设置在转子芯部内,其中用于感应磁通量通路的形成的槽被设置在转子芯部的内部。
优选地,磁通量通路可以相对永磁体均匀地分布。
附图说明
本发明的其它方面和/或者优点将部分参照附图的说明和实施例而变得显而易见,其中:
图1是传统的永磁体电动机的示意平面图;
图2是传统的永磁体电动机的磁通量的示意图;
图3是根据本发明的实施例的永磁体电动机的示意平面图;
图4是显示了本发明的永磁体电动机的磁通量的分布的示意图;以及
图5是传统的永磁体电动机的转距和本发明的永磁体电动机的波形的视图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例,其示例显示在附图中,其中相似的附图标记表示相似的部件。实施例通过参照附图进行说明。
图3是根据本发明的实施例的永磁体电动机的示意平面图。此实施例中的一些部分与传统的永磁体电动机的相同,并用相同的附图标记来表示,即使它们在不同的附图中被描述。
在图3中,转子芯部4被设置在定子芯部2中用于产生旋转磁场,制备与电动机的磁极的数目(例如4磁极)相应数目的永磁体6沿着转子芯部4的外径被设置在周向方向上。
每个永磁体6具有带形,所述带形具有矩形截面,并与从沿着q轴的对应的永磁体6的一端到沿着q轴到对应的永磁体6的另外一端的磁通量(来自定子芯部的磁通量)的长度水平和与从沿着d轴的对应的永磁体6的一端到沿着d轴的对应的永磁体6的另外一端的磁通量(来自定子芯部的磁通量)的磁通量长度垂直设置。
彼此相对的一对N极永磁体6和一对S极永磁体沿着从转子芯部4的外周的转子芯部4的直径相正交的方向设置。永磁体6在与图3的地面相正交的方向上被埋在转子芯部4中。
用作通量阻碍物、用于防止相邻永磁体6之间的磁通量的短路和泄漏的孔7被形成通过各永磁体6的两端,并具有三角形截面。
用于通过旋转轴的中心孔8被形成通过转子芯部4的中心,并且转子芯部4由具有特定磁导率(μR)大约3,000~4,000的电工钢板所形成。
本发明的永磁体电动机被这样构造,多个槽10a和10b(例如,两个至四个槽)被设置为转子芯部4内的空气形状。槽10a、10b的内部填充具有特定磁导率(μR)为1的空气。
多个槽10a、10b在转子芯部4的轴向方向上堆叠为具有不同长度的多个线,并具有相同的厚度。
具有弧形形状的多个槽10a被这样设置,弧形槽10a的中心点没有设置在转子芯部4的内部,但是设置在从转子芯部4的内部的表面偏离并位于转子芯部4的中心线上的永磁体6之间的区域上,即离开永磁体6的磁极中心的45度的区域上。
直线形槽10b被设置在弧形多个槽10a和弧形多个槽10a之间,其中心点在永磁体6之外的转子芯部4上彼此不同。
此处,具有N磁极的磁通量由于转子芯部4内的永磁体6的缘故而流到S磁极。为了允许磁通量和通过定子芯部2的绕组所产生的磁通量沿相同的方向流动,转子芯部4被旋转。
在本发明中,从转子芯部4的永磁体6所产生的磁通量通路通过转子芯部4的形状来确定,并且所确定的磁通量通路通过形成在转子芯部4之内的槽10a、10b的形状来限定。
槽10a、10b的内部被填充特定磁导率(μR)为1的空气,转子芯部4由具有特定磁导率(μR)大约3,000~4,000的电工钢板所形成。此外,磁通量的特征在于磁通量流入具有磁阻(R=1/μR)的区域。由此,磁通量的流动的方向通过定子芯部2的绕组所产生的磁通量和转子芯部4的磁极来确定。
如上所述,转子芯部4的磁通量通过转子芯部4之内的槽10a、10b流到槽10a、10b以及槽10a、10b之间的转子芯部4的方向。
即,如图4所示,槽10a、10b的方向通过磁通量的流动的方向被设置,并确定磁通量流,这样磁通量没有集中在转子芯部4的内部的一部分上,但是通过转子芯部4而均匀分布,由此减小了转子芯部4的损耗。
因此,由于转子芯部4的磁通量均匀地通过了转子的整个表面,磁距没有集中在一侧,而是具有正弦值。由于磁距具有严重影响转距的波形的正弦波形,电动机转距具有几乎正弦波形,由此减小了由于电动机的波动所产生的噪音。
特别地,磁阻转矩从其产生的轴线和磁距从其产生的轴线没有在90度上相交,而是彼此重合(即,d轴和q轴彼此重合)。
因此,当定子芯部2的磁极中心和转子芯部4的磁极中心彼此重合,电动机转距被最大化。此处,由于电动机转距具有波形,所述波形没有扭曲而是靠近正弦波形,电动机被有效地驱动,这就可以减小了电动机的噪音。
转子芯部4的槽10a具有弧形,并这样设置,弧形槽10a的中心点没有被设置在转子芯部4的内部而是设置在从转子芯部4的内部的表面偏离并位于转子芯部4的中心线上的永磁体6之间的区域上,即在从永磁体6的磁极中心的45度的区域上。
因此,当磁通量从N极流动导S极,转子芯部4中的槽10a的结构协助磁通量的有效流动,并感应磁通量导具有较短距离的通路,由此减小了转子芯部4的损耗并提高了电动机的效率。此外,由于转子芯部4的表面上的磁通量具有正弦波形,转距具有正弦波形,这样减小了由于电动机的振动而产生的噪音。
BLDC电动机的转距通过磁阻转矩和磁距所产生。为了减小电动机的噪音,转距的波动必须减小。
因此,为了减小本发明的电动机的转距的波动,高频分量的转距通过最大地减小了磁阻转矩充分而被减小。由此,转距具有几乎正弦波形,这样减小了电动机的噪音。
如图5中所示,本发明的永磁体电动机具有与传统的永磁体电动机的电动机转距5.229N相似的5.393N电动机转距(kg f-cm),但是具有改良了30.6%的转距波动,而传统的永磁体电动机具有电动机波动42%。因此,由于本发明的电动机的振动所产生的噪音被有效地减小。
从上述可见,本发明提供了永磁体电动机,其中环形槽被堆叠为转子芯部中的多个线以最大地减小了磁阻转矩充分,由此减小了转距中的高频成分并允许转距具有几乎正弦的波形,这样减小了电动机转距的波动量并减小了噪音。
尽管对本发明的一些实施例进行了说明,普通技术人员可以理解在不背离本发明的精神和原则的情况下可以对本发明进行修改和变化,其范围由所附权利要求书所限定。
Claims (11)
1.一种永磁体电动机,其中永磁体被设置在转子芯部中,
其特征在于,槽沿着转子芯部内的磁通量通路设置。
2.根据权利要求1所述的永磁体电动机,其特征在于,所述槽在永磁体之间的永磁体的内部或者外部上以多条线堆叠。
3.根据权利要求2所述的永磁体电动机,其特征在于,所述槽的多条线的数目至少是两个。
4.根据权利要求2所述的永磁体电动机,其特征在于,所述多个槽被设置为弧形。
5.根据权利要求4所述的永磁体电动机,其特征在于,所述弧形槽的中心点位于转子芯部的表面上。
6.根据权利要求4所述的永磁体电动机,其特征在于,所述弧形槽的中心点被安置在从转子芯部的内部偏离的转子芯部的外周表面上。
7.根据权利要求4所述的永磁体电动机,其特征在于,所述弧形槽的中心点安置在永磁体之间的转子芯部的中心线上。
8.根据权利要求7所述的永磁体电动机,其特征在于,直线形槽设置在具有不同的中心点的弧形槽之间。
9.根据权利要求8所述的永磁体电动机,其特征在于,所述直线形槽安置在永磁体的外部上。
10.一种永磁体电动机,其中永磁体被设置在转子芯部内,
其特征在于,用于感应磁通量通路的形成的槽被设置在转子芯部的内部。
11.根据权利要求10所述的永磁体电动机,
其特征在于,磁通量的通路相对永磁体均匀分布。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |