CN217935252U - 一种无刷同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无刷同步电机，包括：外壳，所述外壳的下方设有下端盖，所述下端盖上设有第三环形台，所述第三环形台内设有轴承，所述轴承连接基体的下端，所述基体的上端设有转轴，所述外壳的上方设有上端盖，所述转轴贯穿所述上端盖；所述基体的外侧壁套设有定子硅钢，所述定子硅钢上绕设有绕组。本实用新型设计的无刷同步电机不需要使用稀土材料制备，实现制作成本降低的目的。以及，通过利用基体、定子硅钢和外壳形成的无刷同步电机能够实现体积小、能量密度高、故障率低和低速机械振动小的目的，其中体积大小与现有的电机相比可减少至少40％。

Description

一种无刷同步电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种无刷同步电机。

背景技术

目前，在电机领域无刷同步电机的应用日趋广泛，其效率高扭矩大体积小已经成为了业界公认，此领域下永磁同步电机和开关磁阻电机也成为了无刷同步电机的经典设计，但是永磁同步电机由于使用了储量相对稀少的稀土材料，因此成本相对较高；因此缺少一种电机能够解决上述存在问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种无刷同步电机，用以解决现有技术中永磁电机成本较高的情况。

本实用新型提供一种无刷同步电机，包括：外壳，所述外壳的下方设有下端盖，所述下端盖上设有第三环形台，所述第三环形台内设有轴承，所述轴承连接基体的下端，所述基体的上端设有转轴，所述外壳的上方设有上端盖，所述转轴贯穿所述上端盖；所述基体的外侧壁套设有定子硅钢，所述定子硅钢上绕设有绕组。

优选的，所述定子硅钢为圆柱结构，所述圆柱结构的中心设有第二槽口，所述第二槽口内用于配合套设基体；所述第二槽口的内壁均布有多个第一槽口，所述基体的周向外壁均布有多个第五槽口。

优选的，所述第一槽口为T型槽，所述第五槽口和所述第一槽口的数量比为1：3；所述上端盖、下端盖分别与所述外壳的两端通过螺丝连接为一体。

优选的，所述基体的周向外壁均布有多个磁块，各所述磁块分别设在相邻两个第五槽口之间；且各所述磁块分别一一对应所述定子硅钢上的一组第一槽口的开口端；所述第五槽口为斜槽或直槽；所述基体的下方设有和所述轴承相互配合的凸起柱。

优选的，所述绕组包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组分别以三个第一槽口为一组进行绕设在所述定子硅钢上，

且所述第一绕组、第二绕组和第三绕组由外向内的均布在定子硅钢的第一槽口中。

本实用新型提供一种无刷同步电机，包括：外壳，所述外壳的下方连接基体，所述基体靠近所述外壳一面的中心设有内转子柱，所述内转子柱上设有内转子槽；所述内转子柱的外壁设有轴承；所述基体和所述外壳之间还设置有定子硅钢，所述定子硅钢上绕设有绕组，所述定子硅钢和所述外壳内壁之间均布有多个导磁片。

优选的，所述基体靠近所述外壳的一面分别间隔设有第一环形台和第二环形台，所述第一环形台和所述第二环形台同心设置；所述第一环形台和所述内转子柱之间设有轴承，所述外壳的上表面间隔设有多个第六槽口。

优选的，所述定子硅钢上表面均布有多个装配孔，所述第二环形台上方均布有多个螺孔，所述螺孔和所述装配孔一一配合；所述导磁片靠近所述外壳的一面与所述外壳内壁粘接。

优选的，所述定子硅钢为柱形结构，所述柱形结构的中心设有贯穿的第三槽口，所述定子硅钢的周向外壁均布有多个T型结构的第四槽口，所述第四槽口用于绕设绕组。

优选的，所述导磁片和所述第四槽口的数量比为：1:3；所述绕组包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组分别以三个第四槽口为一组进行绕设在所述定子硅钢上，且所述第一绕组、第二绕组和第三绕组由外向内的均布在定子硅钢的第四槽口中。

本实用新型的工作原理和有益效果如下：

本实用新型中，本发明所述电机技术，从结构上划分提供了两种结构的无刷同步电机，包括了外转子无刷同步电机和内转子无刷同步电机，其电机的结构根据内转和外转的连接方式进行了不同的结构设计，使其能够满足不同使用场景；

同时，本实用新型设计的无刷同步电机不需要使用稀土材料制备，实现制作成本降低的目的。

以及，通过利用基体、定子硅钢和外壳形成的无刷同步电机能够实现体积小、能量密度高、故障率低和低速机械振动小的目的，其中体积大小与现有的电机相比可减少至少40％。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的内转子开关磁阻电机结构示意图；

图2为本实用新型的内转子开关磁阻电机剖面结构示意图；

图3为本实用新型的内转子开关磁阻电机三相绕组结构示意图；

图4为本实用新型的内转子开关磁阻电机其中一相绕组与转子开槽的数量与角度位置关系示意图；

图5为本实用新型的内转子开关磁阻电机的内转子结构示意图；

图6为本实用新型的内转子开关磁阻电机定子结构示意图；

图7为本实用新型的内转子开关磁阻电机的转子立体结构示意图；

图8为本实用新型的内转子开关磁阻电机的带有磁铁的转子结构示意图；

图9为本实用新型的内转子开关磁阻电机的转子斜槽结构示意图

图10为本实用新型的内转子开关磁阻电机的带有磁铁的转子和定子连接结构示意图；

图11为本实用新型的外转子开关磁阻电机结构示意图；

图12为本实用新型的外转子开关磁阻电机剖面结构示意图；

图13为本实用新型的外转子开关磁阻电机的三相绕组结构示意图；

图14为本实用新型的外转子开关磁阻电机的绕组与外转子上的导磁材料贴片或磁铁贴片的数量与角度位置关系示意图；

图15为本实用新型的外转子开关磁阻电机的外转子开关磁阻的定子结构示意图；

图16为本实用新型的外转子开关磁阻电机的外转子开关磁阻的磁铁或磁块结构示意图；

图17为本实用新型的导向环结构示意图。

其中，1-转轴，2-绕组，3-外壳，4-定子硅钢，5-下端盖，6-第五槽口，7-基体，8-轴承，9-上端盖，10-第一槽口，11-第二槽口，12-磁块，13-凸起柱，

14-内转子槽，15-导磁片，16-第一环形台，17-第二环形台，18-第三槽口，19-第四槽口，20-第三环形台，21-第四环形台，22-装配孔，23-螺孔，24-第六槽口，25-导向环，26-耐磨环，2A-第一绕组，2B-第二绕组，2C-第三绕组。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据图1-10所示，本实用新型实施例提供了一种无刷同步电机，具体为一种内转子开关磁阻电机，包括：外壳3，所述外壳3的下方设有下端盖5，所述下端盖5上设有第三环形台20，所述第三环形台20内设有轴承8，所述轴承8连接基体7的下端，所述基体7的上端设有转轴1，所述外壳3的上方设有上端盖9，所述转轴1贯穿所述上端盖9；所述基体7的外侧壁套设有定子硅钢4，所述定子硅钢4上绕设有绕组2。

所述定子硅钢4为圆柱结构，所述圆柱结构的中心设有第二槽口11，所述第二槽口11内用于配合套设基体7；所述第二槽口11的内壁均布有多个第一槽口10，所述基体7的周向外壁均布有多个第五槽口6。

所述第一槽口10为T型槽，所述第五槽口6和所述第一槽口10的数量比为1：3；所述上端盖9、下端盖5分别与所述外壳3的两端通过螺丝连接为一体。

所述基体7的周向外壁均布有多个磁块12，各所述磁块12分别设在相邻两个第五槽口6之间；且各所述磁块12分别一一对应所述定子硅钢4上的一组第一槽口10的开口端；所述第五槽口6为斜槽或直槽；所述基体7的下方设有和所述轴承8相互配合的凸起柱13。

所述绕组2包括第一绕组2A、第二绕组2B和第三绕组2C，所述第一绕组2A、所述第二绕组2B和所述第三绕组2C分别以三个第一槽口10为一组进行绕设在所述定子硅钢4上，且所述第一绕组2A、第二绕组2B和第三绕组2C由外向内的均布在定子硅钢4的第一槽口10中。

根据图17所示，所述上端盖9上还设有环形结构的导向环25，所述导向环25内壁设有耐磨环26，所述耐磨环26中心用于转轴1穿过。

所述导向环25用于对所述转轴1的输出端进行导向，提高所述转轴1的使用寿命，减少转轴1在使用过程中因暴力导致其和轴承8之间出现松动或轴承损坏的情况。

具体的，本实用新型中，所述上端盖9靠近外壳3的一面设有第四环形台21，所述第四环形台21用于和轴承8相互配合，并用于连接转轴1。所述定子硅钢4形成定子，所述定子为三相绕组2，每相绕组2同相绕制或者每相绕组2反相绕制，其中三相绕组2每相依次错开一个第一槽口10，所述第一槽口10为T型结构的定子硅钢4T槽；

每相绕组2的分绕组2数量是定子硅钢4T槽数量的1/3，每相绕组2的分绕组2数量与第五槽口6数量相等，所述第五槽口6为转子开槽，每个分绕组2的间隔角度与转子开槽的间隔角度相等。

其中，图4中，α＝相邻两个定子T槽扇面之间的角度。

其中，每相中每个分绕组2跨两个第一槽口10绕制，即，每个分绕组2围绕着两个定子硅钢4T形槽构成闭合；同相或反相所要表述意思为，在任意一相绕组2中，同相为所有分绕组2即闭合线圈为同一个绕制方向，反相为相邻两个分绕组2绕制方向相反；

所述转轴1和基体7形成转子，所述转子可通过硅钢叠片进行加工第五槽口6形成；所述第五槽口6为转子硅钢槽，所述转子硅钢槽的数量是定子硅钢4T槽数量的1/3,转子硅钢槽数量大于等于2；例如，转子硅钢槽的槽数6个，定子硅钢4T槽的槽数量18个。

或者，所述转子也可以通过高导磁材料譬如高碳钢、硅钢实心块或者棒材包含管材一体加工形成带有长槽的结构。

或者，所述转子也可以是带有磁铁的设计，以任意相邻两块磁铁NS交错双极性均匀排列在转子外侧，其中转子上磁铁数量是定子硅钢4T槽数量的1/3，且转子磁铁数量大于等于2；

所述转子硅钢槽或所述一体加工形成带有长槽的结构均可以是竖槽或者带有一定角度的斜槽；其中合适角度的斜槽可以进一步减少启动时的齿槽效应，减少机械振动，使电机启动更加平滑，低速机械振动更小，斜槽的角度可以是匹配电机结构设计的所有角度；

所述第五槽口6的槽深可以是合适的深度，转子可以是一体式机械加工成型，可以包含铸造、车铣削、线切割、调质、表面处理等；转子可以是组装式多零件安装组合，可以包含铸造、车铣削、线切割、调质、表面处理及组装，转子也可以是硅钢片叠片式加工成型，成型后的硅钢与转轴1进行连接为一体。

本实用新型中，采用三相单向方波进行驱动，占空比33％，三相顺序通电，通过控制方波的频率和输入电压及输入电流来调节电机的转速及扭矩，其中方波可以优化为三角波或者半正弦波；当电机启动时，三相控制电路中，其中一相先通电，然后相邻的一相顺位通电，相邻相的通电顺序决定电机正转和反转；

与现有技术相比，综合考虑应用场景的情况下，采用本发明中的开关磁阻电机设计对比现有永磁同步电机，可以大幅度降低成本；

采用本发明设计中的开关磁阻电机，同比现有开关磁阻电机具有成本低、体积小、能量密度高、控制简单、故障率低、低速机械振动小的优点，其中体积可以减少40％以上。

在另一个实施例中，根据图11-16所示，本实用新型提供一种无刷同步电机，具体为一种外转子开关磁阻电机，包括：外壳3，所述外壳3的下方连接基体7，所述基体7靠近所述外壳3一面的中心设有内转子柱，所述内转子柱上设有内转子槽14；所述内转子柱的外壁设有轴承8；所述基体7和所述外壳3之间还设置有定子硅钢4，所述定子硅钢4上绕设有绕组2，所述定子硅钢4和所述外壳3内壁之间均布有多个导磁片15。

所述基体7靠近所述外壳3的一面分别间隔设有第一环形台16和第二环形台17，所述第一环形台16和所述第二环形台17同心设置；所述第一环形台16和所述内转子柱之间设有轴承8，所述外壳3的上表面间隔设有多个第六槽口24。

所述定子硅钢4上表面均布有多个装配孔22，所述第二环形台17上方均布有多个螺孔23，所述螺孔23和所述装配孔22一一配合；所述导磁片15靠近所述外壳3的一面与所述外壳3内壁粘接。

所述定子硅钢4为柱形结构，所述柱形结构的中心设有贯穿的第三槽口18，所述定子硅钢4的周向外壁均布有多个T型结构的第四槽口19，所述第四槽口19用于绕设绕组2。

所述导磁片15和所述第四槽口19的数量比为：1:3；所述绕组2包括第一绕组2A、第二绕组2B和第三绕组2C，所述第一绕组2A、所述第二绕组2B和所述第三绕组2C分别以三个第四槽口19为一组进行绕设在所述定子硅钢4上，且所述第一绕组2A、第二绕组2B和第三绕组2C由外向内的均布在定子硅钢4的第四槽口19中。

具体的，本实用新型中，所述外壳3与基体7通过轴承8安装连接，定子硅钢4安装固定在基体7上，导磁片15涂胶粘贴在外壳3的内壁上，绕组2绕制在定子硅钢4上。绕组2为三相绕组2，绕组2可以是同相或者反相绕制；

导磁片15为高导磁材料块或磁铁；所述导磁片15的数量为12个，所述第四槽口19为定子T槽，所述定子T槽数量36个，导磁片15与定子槽数量比为1:3。

所述定子硅钢4和绕组2形成定子，所述定子采用三相绕组2，每相绕组2同相绕制或者每相绕组2反相绕制，其中三相绕组2每相依次错开一个第四槽口19，所述第四槽口19为定子硅钢4T槽；每相绕组2的分绕组2数量是定子硅钢4T槽数量的1/3，每相绕组2的分绕组2数量与转子开槽数量相等，且每个分绕组2的间隔角度与转子开槽间隔角度相等，所述转子开槽为导磁片15之间的间隙。其中，图14中，α＝相邻两个定子T槽扇面之间的角度。

其中，每相中每个分绕组2跨两个槽绕制为：每个分绕组2围绕着两个定子硅钢4T槽构成闭合；所述同相或反相为：在任意一相绕组2中，同相为所有分绕组2即闭合线圈为同一个绕制方向，反相为相邻两个分绕组2绕制方向相反；

本实用新型中，采用三相单向方波进行驱动，占空比33％，三相顺序通电，通过控制方波的频率和输入电压及输入电流来调节电机的转速及扭矩，其中方波可以优化为三角波或者半正弦波；当电机启动时，三相控制电路中，其中一相先通电，然后相邻的一相顺位通电，相邻相的通电顺序决定电机正转和反转；

与现有技术相比，综合考虑应用场景的情况下，采用本发明中的开关磁阻电机设计对比现有永磁同步电机，可以大幅度降低成本；

采用本发明设计中的开关磁阻电机，同比现有开关磁阻电机具有成本低、体积小、能量密度高、控制简单、故障率低、低速机械振动小的优点，其中体积可以减少40％以上。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种无刷同步电机，其特征在于，包括：外壳，所述外壳的下方设有下端盖，所述下端盖上设有第三环形台，所述第三环形台内设有轴承，所述轴承连接基体的下端，所述基体的上端设有转轴，所述外壳的上方设有上端盖，所述转轴贯穿所述上端盖；

所述基体的外侧壁套设有定子硅钢，所述定子硅钢上绕设有绕组。

2.如权利要求1所述的一种无刷同步电机，其特征在于，所述定子硅钢为圆柱结构，所述圆柱结构的中心设有第二槽口，所述第二槽口内用于配合套设基体；

所述第二槽口的内壁均布有多个第一槽口，所述基体的周向外壁均布有多个第五槽口。

3.如权利要求2所述的一种无刷同步电机，其特征在于，所述第一槽口为T型槽，所述第五槽口和所述第一槽口的数量比为1：3；

所述上端盖、下端盖分别与所述外壳的两端通过螺丝连接为一体。

4.如权利要求2所述的一种无刷同步电机，其特征在于，所述基体的周向外壁均布有多个磁块，各所述磁块分别设在相邻两个第五槽口之间；且各所述磁块分别一一对应所述定子硅钢上的一组第一槽口的开口端；

所述第五槽口为斜槽或直槽；所述基体的下方设有和所述轴承相互配合的凸起柱。

5.如权利要求1所述的一种无刷同步电机，其特征在于，所述绕组包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组分别以三个第一槽口为一组进行绕设在所述定子硅钢上，

且所述第一绕组、第二绕组和第三绕组由外向内的均布在定子硅钢的第一槽口中。

6.一种无刷同步电机，其特征在于，包括：外壳，所述外壳的下方连接基体，所述基体靠近所述外壳一面的中心设有内转子柱，所述内转子柱上设有内转子槽；

所述内转子柱的外壁设有轴承；所述基体和所述外壳之间还设置有定子硅钢，所述定子硅钢上绕设有绕组，所述定子硅钢和所述外壳内壁之间均布有多个导磁片。

7.如权利要求6所述的一种无刷同步电机，其特征在于，所述基体靠近所述外壳的一面分别间隔设有第一环形台和第二环形台，所述第一环形台和所述第二环形台同心设置；

所述第一环形台和所述内转子柱之间设有轴承，所述外壳的上表面间隔设有多个第六槽口。

8.如权利要求7所述的一种无刷同步电机，其特征在于，所述定子硅钢上表面均布有多个装配孔，所述第二环形台上方均布有多个螺孔，所述螺孔和所述装配孔一一配合；

所述导磁片靠近所述外壳的一面与所述外壳内壁粘接。

9.如权利要求6所述的一种无刷同步电机，其特征在于，所述定子硅钢为柱形结构，所述柱形结构的中心设有贯穿的第三槽口，

所述定子硅钢的周向外壁均布有多个T型结构的第四槽口，所述第四槽口用于绕设绕组。

10.如权利要求9所述的一种无刷同步电机，其特征在于，所述导磁片和所述第四槽口的数量比为：1:3；

所述绕组包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，所述第一绕组、所述第二绕组和所述第三绕组分别以三个第四槽口为一组进行绕设在所述定子硅钢上，

且所述第一绕组、第二绕组和第三绕组由外向内的均布在定子硅钢的第四槽口中。

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