CN211089247U - 无刷外转子电机 - Google Patents

Abstract

一种无刷外转子电机，应用于一空压机上，所述无刷外转子电机包括转轴、连接于转轴的外转子及位于转轴和外转子之间的内定子，所述外转子包括机壳及沿机壳的内壁周向均匀分布的数个磁极，所述内定子包括沿周向均匀分布的数个齿槽。所述齿槽与磁极的数目配比为18：16，且所述磁极由铁氧体材料制成。当所述无刷外转子电机的直径在100～125mm，且无刷外转子电机空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机的输出功率与体积比值在1.5～13.5W/cm³范围内，即在保证无刷外转子电机性能的同时，可使得无刷外转子电机的加工难度和成本控制达到最优点。

Description

无刷外转子电机

[技术领域]

本实用新型涉及一种无刷外转子电机，特别涉及一种应用于空压机内的无刷外转子电机。

[背景技术]

无刷外转子电机因其功率密度大、体积小而被广泛应用在各个领域，例如空压机也是目前无刷外转子电机应用的设备之一。空压机中的无刷外转子电机包括内定子与外转子，内定子安装在空压机的机壳内且具有定子绕组，外转子的主体环绕内定子外周且具有磁极。然而，外转子的磁极通常采用钕铁硼材料制成，而钕铁硼材料则需要用到价格昂贵的稀土，使得无刷外转子电机相对其他电机的成本较高。同时，为了避免内定子上的定子绕组过热，无刷外转子电机还需配置独立的风扇给定子绕组散热。藉此，使得无刷外转子电机的体积增大且进一步提升了无刷外转子电机的成本。因此，在保证无刷外转子电机性能的同时降低其成本就成为了有待解决的问题。

鉴于此，确有必要提供一种改进的无刷外转子电机，以克服先前技术存在的缺陷。

[实用新型内容]

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种低成本高功率的无刷外转子电机，该无刷外转子电机在保证其性能的同时降低了其成本。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种无刷外转子电机，包括转轴、连接于所述转轴的外转子及位于所述转轴和所述外转子之间的内定子，所述外转子包括机壳及沿所述机壳的内壁周向均匀分布的数个磁极，所述内定子包括沿周向均匀分布的数个齿槽。所述齿槽与所述磁极的数目配比为18：16。当所述无刷外转子电机的直径在100～125mm，且所述无刷外转子电机空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机的输出功率与体积比值在1.5～13.5W/cm³范围内。

进一步改进方案为：所述无刷外转子电机的直径为113mm，当所述无刷外转子电机1空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机的输出功率与体积比值的最大值为4.5W/cm³。

进一步改进方案为：所述磁极为瓦片磁极且由外圆弧、内圆弧及左右对称且连接所述外圆弧与内圆弧的侧边构成，所述磁极的外圆弧贴合于所述机壳的内壁。

进一步改进方案为：所述外转子的磁极的内圆弧与所述内定子的齿槽的外圆弧为同心圆，且所述磁极的内圆弧与所述齿槽的外圆弧之间存在气隙。

进一步改进方案为：所述内定子包括沿周向均匀分布的定子骨架，所述定子骨架上设有定子绕组。

进一步改进方案为：所述定子骨架的数量为18个，且所述定子骨架与所述齿槽彼此间隔设置。

进一步改进方案为：所述无刷外转子电机转动时，所述无刷外转子电机具有两组中心线分别重合的定子骨架与磁极，且该两组定子骨架与磁极分别位于所述转轴轴心的径向两端。

进一步改进方案为：所述外转子的机壳由金属件一体冲压成型，且所述机壳包括外圆侧壁及位于外圆侧壁一端的圆形端壁，所述磁极贴合于所述外圆侧壁的内侧。

进一步改进方案为：所述端壁设有数个向外冲裁成型的叶片及位于所述叶片处的通孔，所述叶片沿周向均匀分布所述端壁以与所述端壁形成风叶。

进一步改进方案为：所述无刷外转子电机应用于一空压机上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：所述无刷外转子电机采用18槽/16极的极槽数配比，当所述无刷外转子电机的直径在100～125mm，且无刷外转子电机空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机的输出功率与体积比值在1.5～13.5W/cm³范围内。即在保证无刷外转子电机性能的同时，可使得无刷外转子电机的加工难度和成本控制达到最优点；同时，所述磁极采用便宜的铁氧体材料代替昂贵的钕铁硼材料，以将成本控制到极致；进一步的，所述风叶与机壳一体冲压成型，在满足了散热要求的同时省去了外加独立风叶及独立风叶所占用的空间，从而缩短了无刷外转子电机的轴向距离，使得无刷外转子电机的体积减小。

[附图说明]

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步详细的说明:

图1是本实用新型较佳实施例的无刷外转子电机的立体示意图；

图2是图1所示的无刷外转子电机的部分分解图；

图3是图2所示的无刷外转子电机中外转子的分解示意图；

图4是图3所示外转子中机壳的立体示意图；

图5是图1所示的无刷外转子电机沿轴向的剖视图；

图6是图1所示的无刷外转子电机沿径向的剖视图。

图中附图标记的含义：

100、无刷外转子电机 10、转轴 20、外转子 21、机壳 22、磁极 23、外圆侧壁 24、端壁 25、叶片 26、通孔 30、内定子 31、齿槽 32、定子骨架

[具体实施方式]

如图1至图2所示为本实用新型涉及的一种无刷外转子电机100，其应用于一空压机上且具有效率高、体积小、寿命长等特点。所述无刷外转子电机100包括转轴10、连接于转轴10的外转子20及位于转轴10和外转子20之间的内定子30，所述外转子20固定于转轴10上，且所述转轴10随着外转子20相对于内定子30转动。

请参阅图3及图4所示，所述外转子20包括机壳21及沿机壳21的内壁周向均匀分布的数个磁极22，所述磁极22贴合于机壳21的内壁。所述机壳21由金属件一体冲压成型，且所述机壳21包括外圆侧壁23及位于外圆侧壁23一端的圆形端壁24，所述磁极22贴合于外圆侧壁23的内侧。所述端壁24设有数个向外冲裁成型的叶片25及位于叶片25处的通孔26，所述叶片25沿周向均匀分布端壁24上以与端壁24形成风叶。

本实施方式中，所述叶片25自机壳21的端壁24向外冲裁成型，如此所述叶片25处就自然形成了通孔26，即无需再另外打通孔26。当所述无刷外转子电机100工作时，外转子20的机壳21带动风叶转动使得空气产生流动，从而起到冷却降温的功效，使无刷外转子电机100工作更加稳定。同时，所述风叶与机壳21一体冲压成型，在满足了散热要求的同时省去了外加独立风叶及独立风叶所占用的空间，从而缩短了无刷外转子电机100的轴向距离，使得无刷外转子电机100的体积减小。

请参阅图2及图6所示，所述内定子30收容于外转子20的机壳21内且包括沿周向均匀分布的数个齿槽31与定子骨架32，所述定子骨架32上设有定子绕组。所述定子骨架32的数量与齿槽31的数量相同，且所述定子骨架32与所述齿槽33彼此间隔设置。所述齿槽31与磁极22的数目配比为18：16，且所述磁极22由铁氧体材料制成，当所述无刷外转子电机100的直径在100～125mm，且无刷外转子电机100空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机100的输出功率与体积比值在1.5～13.5W/cm³范围内，达到空压机内设置电机时所需的性能。

所述无刷外转子电机100的整体成本等于所述外转子20的成本与所述内定子30的成本的总和。所述外转子20的成本主要为磁极22的成本，当所述外转子20的磁极22的数目越多时，所述磁极22的厚度就随之降低，从而使得所述磁极22的成本将低，且所述外转子20的体积也随之减小。所述内定子30的成本包括定子铁芯的材料成本及制造成本，所述定子铁芯的材料成本一般不会有波动，而所述内定子30的齿槽32的数目越多，所述内定子30的制造难度也越高，即定子铁芯的制造成本随着齿槽32的数目增多也随之增加。是以为了控制所述无刷外转子电机100的整体成本，应当增加所述外转子20的磁极22的数量且减少所述内定子30的齿槽32的数量；同时，由于所述磁极22与齿槽32的槽级数的配比影响到无刷外转子电机100的性能，需要选择合适的槽级数。基于上述要求，本无刷外转子电机100采用18槽16级的最佳配比，使得所述无刷外转子电机100的输出功率与体积比值在1.5～13.5W/cm³范围内，从而保证了无刷外转子电机100的性能。

本实用新型中，所述无刷外转子电机100采用18槽/16极的极槽数配比，当所述无刷外转子电机100的直径在100～125mm，且无刷外转子电机100空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机100的输出功率与体积比值在1.5～13.5W/cm³范围内。在保证无刷外转子电机100性能的同时，可使得无刷外转子电机100的加工难度和成本控制达到最优点：如果槽极数增加，无刷外转子电机100的制作生产工艺会变得难实现，不良率会上升，从而生产成本上升，如果槽极数降低，则磁极22的单价就会上升。

同时，钕铁硼材料需要用到价格昂贵的稀土，而稀土的价格昂贵且受市场波动较大，所述磁极22采用便宜的铁氧体材料代替昂贵的钕铁硼材料，可以更好的控制成本。本实施方式中，所述无刷外转子电机100的直径为113mm，当所述无刷外转子电机100空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机100的输出功率与体积比值的最大值能达到4.5W/cm³，此时所述无刷外转子电机100具有最优的性价比，即所述无刷外转子电机100的成本将会控制到极致。

请参阅图5及图6所示，所述磁极22为瓦片磁极且由外圆弧、内圆弧及左右对称且连接外圆弧与内圆弧的侧边构成，所述磁极22的外圆弧贴合于机壳21的内壁。所述外转子20的磁极22的内圆弧与内定子30的齿槽31的外圆弧为同心圆，且所述磁极22的内圆弧与齿槽31的外圆弧之间存在气隙。当所述无刷外转子电机100转动时，所述无刷外转子电机100具有两组中心线分别重合的定子骨架32与磁极22，且该两组定子骨架32与磁极22分别位于穿过转轴10轴心的直线的两端；即存在有两组相对称的过齿槽(A、B)通过切割磁力线而推动外转子20转动，从而加大了磁场的利用率，提升了无刷外转子电机100的效率，加大了无刷外转子电机100的功率，确保了无刷外转子电机100运行的稳定性且降低了噪音。

所述无刷外转子电机100可用以安装于空压机内，为空压机提供驱动动力。具有上述无刷外转子电机100的空压机是一款打气时间在40S以内的24L储气罐空压机，其可实现调速功能，且调速范围涵盖了低速(双管进气空压机)与高速(两级空压机)，即该类空压机实现了真正的一机两用。

本实用新型中，所述无刷外转子电机100采用18槽/16极的极槽数配比，当所述无刷外转子电机100的直径在100～125mm，且无刷外转子电机100空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机100的输出功率与体积比值在1.5～13.5W/cm³范围内。即在保证无刷外转子电机100性能的同时，可使得无刷外转子电机100的加工难度和成本控制达到最优点：如果槽极数增加，无刷外转子电机100的制作生产工艺会变得难实现，不良率会上升，从而生产成本上升，如果槽极数降低，则磁极22的单价就会上升。同时，所述磁极22采用便宜的铁氧体材料代替昂贵的钕铁硼材料，以更好的控制成本；进一步的，所述风叶与机壳21一体冲压成型，在满足了散热要求的同时省去了外加独立风叶及独立风叶所占用的空间，从而缩短了无刷外转子电机100的轴向距离，使得无刷外转子电机100的体积减小。

本实用新型不局限于上述具体实施方式。本领域普通技术人员可以很容易地理解到，在不脱离本实用新型原理和范畴的前提下，本实用新型的无刷外转子电机还有很多的替代方案。本实用新型的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (10)

1.一种无刷外转子电机，包括转轴、连接于所述转轴的外转子及位于所述转轴和所述外转子之间的内定子，所述外转子包括机壳及沿所述机壳的内壁周向均匀分布的数个磁极，所述内定子包括沿周向均匀分布的数个齿槽；其特征在于：所述齿槽与所述磁极的数目配比为18：16，当所述无刷外转子电机的直径在100～125mm，且所述无刷外转子电机空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机的输出功率与体积比值在1.5～13.5W/cm³范围内。

2.根据权利要求1所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述无刷外转子电机的直径为113mm，当所述无刷外转子电机空载转速不高于3500RPM时，所述无刷外转子电机的输出功率与体积比值的最大值为4.5W/cm³。

3.根据权利要求1所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述磁极为由铁氧体材料制成的瓦片磁极且由外圆弧、内圆弧及左右对称且连接所述外圆弧与内圆弧的侧边构成，所述磁极的外圆弧贴合于所述机壳的内壁。

4.根据权利要求3所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述外转子的磁极的内圆弧与所述内定子的齿槽的外圆弧为同心圆，且所述磁极的内圆弧与所述齿槽的外圆弧之间存在气隙。

5.根据权利要求1所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述内定子包括沿周向均匀分布的定子骨架，所述定子骨架上设有定子绕组。

6.根据权利要求5所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述定子骨架的数量为18个，且所述定子骨架与所述齿槽彼此间隔设置。

7.根据权利要求5所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述无刷外转子电机转动时，所述无刷外转子电机具有两组中心线分别重合的定子骨架与磁极，且该两组定子骨架与磁极分别位于所述转轴轴心的径向两端。

8.根据权利要求1所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述外转子的机壳由金属件一体冲压成型，且所述机壳包括外圆侧壁及位于外圆侧壁一端的圆形端壁，所述磁极贴合于所述外圆侧壁的内侧。

9.根据权利要求8所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述端壁设有数个向外冲裁成型的叶片及位于所述叶片处的通孔，所述叶片沿周向均匀分布所述端壁上以与所述端壁形成风叶。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的无刷外转子电机，其特征在于：所述无刷外转子电机应用于一空压机上。

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