本發(fā)明涉及永磁電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著永磁同步無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)永磁同步無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的體積、成本、性能、可靠性等要求也越來(lái)越高。雖然現(xiàn)在永磁同步無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的技術(shù)與制造工藝非常成熟，但在磁路結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及制造工藝方面還存在很多問(wèn)題，造成電機(jī)材料成本高，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝成本高，可靠性差，不利于永磁同步無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的推廣應(yīng)用。

在磁路結(jié)構(gòu)方面，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是每極下只有一塊磁鋼為電機(jī)提供主磁場(chǎng)，這樣造成磁場(chǎng)的波形不好，也不能充分發(fā)揮磁鋼的磁性能，不但電機(jī)動(dòng)態(tài)特性不好，而且磁鋼用量多，增加了電機(jī)的材料成本。

在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方面，由于傳統(tǒng)永磁電機(jī)除自啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)外，其它都不需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行鑄鋁，那么轉(zhuǎn)子沖片的軸向及圓周方向固定成為難題，傳統(tǒng)做法是先用壓緊胎將轉(zhuǎn)子沖片壓緊后再用磁鋼壓板及固定螺栓將其軸向緊固后形成轉(zhuǎn)子鐵芯，再將轉(zhuǎn)子鐵芯整體裝配到軸上，由于以上緊固精度低牢固性不好，轉(zhuǎn)子鐵芯與軸間的裝配要采用焊接、緊定螺釘?shù)确绞竭M(jìn)行固定，裝配好磁鋼后用帶凹槽的磁鋼壓板對(duì)磁鋼進(jìn)行軸向固定，最后通過(guò)凹槽采用平衡效率較低的加平衡膠泥的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)子平衡。這種結(jié)構(gòu)使用零部件多，操作工序復(fù)雜，可靠性差，零件成本及制作成本也高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種永磁無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的永磁無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)一是通過(guò)轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到氣隙磁場(chǎng)波形好、磁鋼利用率高的效果，二是通過(guò)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)子制造工藝性好、轉(zhuǎn)子可靠性高的效果。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種永磁無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，穿設(shè)所述轉(zhuǎn)子鐵芯軸心的電機(jī)軸和若干磁鋼。

所述轉(zhuǎn)子鐵芯包括轉(zhuǎn)子沖片，若干鋁籠條，兩個(gè)鋁端環(huán)和若干鋁平衡柱；所述轉(zhuǎn)子沖片的外圓周面上均勻設(shè)置有上若干平行的磁鋼槽，所述磁鋼與所述磁鋼槽的形狀適配且固定于磁鋼槽內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子沖片的內(nèi)部在靠近外圓周面處均勻設(shè)置有一圈鋁籠條通孔，所述鋁籠條通孔的兩端分別位于轉(zhuǎn)子沖片的兩個(gè)端面，每個(gè)所述鋁籠條通孔與電機(jī)軸平行，且每個(gè)鋁籠條通孔中心到電機(jī)軸的距離相等；所述鋁籠條通孔內(nèi)填充有鋁籠條，所述鋁端環(huán)鑄設(shè)于轉(zhuǎn)子沖片的兩個(gè)端面上，所述鋁平衡柱鑄設(shè)于鋁端環(huán)的外側(cè)端面上，且鋁籠條、鋁端環(huán)和鋁籠條連為一體；每個(gè)所述鋁端環(huán)的外圓周面上通過(guò)過(guò)盈配合裝配有磁鋼壓板，兩塊所述磁鋼壓板對(duì)磁鋼進(jìn)行軸向固定；所述鋁平衡柱上套設(shè)有平衡墊。

作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)子沖片上的每個(gè)磁鋼槽由一個(gè)主凹槽和兩個(gè)相同的輔助凹槽組成，兩個(gè)所述輔助凹槽分別設(shè)于主凹槽的兩側(cè)。

作為優(yōu)選，所述主凹槽的槽深和槽寬均分別大于輔助凹槽的槽深和槽寬。

作為優(yōu)選之一，設(shè)于每個(gè)所述磁鋼槽內(nèi)的磁鋼為一個(gè)整體。

作為優(yōu)選之一，設(shè)于每個(gè)所述磁鋼槽內(nèi)的磁鋼由一塊主磁鋼和兩塊輔助磁鋼拼設(shè)而成，所述主磁鋼固定于主凹槽內(nèi)，所述輔助磁鋼固定于輔助凹槽內(nèi)。

作為優(yōu)選之一，當(dāng)磁鋼為分體式設(shè)計(jì)時(shí)，所述主磁鋼和輔助磁鋼為相同材質(zhì)和/或性能。

作為優(yōu)選之一，當(dāng)磁鋼為分體式設(shè)計(jì)時(shí)，所述主磁鋼和輔助磁鋼為不同材質(zhì)和/或性能。

作為優(yōu)選，根據(jù)永磁無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)裝配后所述鋁平衡柱的動(dòng)平衡情況，所述鋁平衡柱上可套設(shè)一定數(shù)量的有平衡墊。

本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

為了提高電機(jī)性能與可靠性，簡(jiǎn)化電機(jī)結(jié)構(gòu)與制作成本，電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在轉(zhuǎn)子沖片的外表面設(shè)計(jì)出貼磁鋼的磁鋼槽，在靠近外圓圓周方向均勻設(shè)計(jì)出一圈鑄鋁用的鋁籠條通孔，鑄鋁時(shí)這些孔內(nèi)由鋁填充形成鋁籠條，同時(shí)在轉(zhuǎn)子鐵芯兩端鑄出鋁端環(huán)，在鋁端環(huán)上鑄出鋁平衡柱，鋁端環(huán)與鋁籠條一起完成對(duì)轉(zhuǎn)子沖片的堅(jiān)固作用，同時(shí)所形成的鑄鋁籠相當(dāng)于電機(jī)的阻尼繞組，起到提升電機(jī)動(dòng)態(tài)特性的作用。鋁平衡柱將來(lái)動(dòng)平衡時(shí)加鉚平衡墊。轉(zhuǎn)子沖片通過(guò)鑄鋁籠固定成轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯可以采用冷壓的方式穿到電機(jī)軸上。磁鋼貼到轉(zhuǎn)子鐵芯外圓后將磁鋼壓板通過(guò)過(guò)盈配合裝配到鋁端環(huán)上，最后通過(guò)向平衡柱加平衡墊進(jìn)行動(dòng)平衡，完成合格轉(zhuǎn)子。從整個(gè)轉(zhuǎn)子的加工看，工藝過(guò)程基本與異步電動(dòng)機(jī)相同，較常規(guī)永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的加工簡(jiǎn)單可靠，制作成本低，并且由于阻尼繞組的存在，減少了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

通常永磁同步無(wú)刷電動(dòng)機(jī)每極下有一塊磁鋼，這樣造成磁鋼所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的波形不好，為了改善每極下磁場(chǎng)波形和提高磁鋼利用率，現(xiàn)將每極下的磁鋼分成三塊或設(shè)置成凸字型，轉(zhuǎn)子沖片表面根據(jù)磁鋼的尺寸形狀及電機(jī)的極數(shù)設(shè)計(jì)出放磁鋼的磁鋼槽，轉(zhuǎn)子沖片每極下中間的主凹槽比較寬也比較深，用來(lái)放主磁鋼，為電機(jī)提供主磁場(chǎng)，輔助凹槽較淺較窄，用來(lái)輔助磁鋼，為電機(jī)提供輔助磁場(chǎng)并且改善磁場(chǎng)波形。

當(dāng)磁鋼為一體式時(shí)，磁鋼性能與材質(zhì)要一樣，但尺寸與形狀可以不同。當(dāng)磁鋼為分體式時(shí)，可以將中間主磁鋼做成與兩邊兩塊輔助磁鋼的材質(zhì)或者性能不一樣。不管那種形式，通過(guò)以上的磁路優(yōu)化設(shè)計(jì)，使磁場(chǎng)波形大大改善，同時(shí)磁鋼的利用率也得到大幅度提升，使電機(jī)的動(dòng)性能得到改善，同時(shí)電機(jī)的材料成本大大降低。

與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的永磁無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)一是通過(guò)轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到氣隙磁場(chǎng)波形好、磁鋼利用率高的效果，二是通過(guò)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)子制造工藝生好、轉(zhuǎn)子可靠性高的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)子沖片裝配磁鋼后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的右視圖；

圖5是轉(zhuǎn)子沖片鑄鋁后的剖視圖；

圖6為現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的磁體氣隙磁密波形正弦性示意圖；

圖7是實(shí)施例1的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的磁體氣隙磁密波形正弦性示意圖。

附圖標(biāo)記為：電機(jī)軸1、磁鋼2、轉(zhuǎn)子沖片3、鋁籠條4、鋁端環(huán)5、鋁平衡柱6、磁鋼槽7、磁鋼壓板8、主凹槽9、輔助凹槽10、主磁鋼11、輔助磁鋼12、平衡墊13。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

如圖2、圖3所示，一種永磁無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，穿設(shè)所述轉(zhuǎn)子鐵芯軸心的電機(jī)軸1和八組磁鋼2。

如圖3、圖4所示，所述轉(zhuǎn)子鐵芯包括轉(zhuǎn)子沖片3，若干鋁籠條4，兩個(gè)鋁端環(huán)5和若干鋁平衡柱6。如圖1、圖2所示，所述轉(zhuǎn)子沖片的外圓周面上均勻設(shè)置有上八個(gè)平行的磁鋼槽7，每個(gè)磁鋼槽由一個(gè)主凹槽9和兩個(gè)相同的輔助凹槽10組成，兩個(gè)所述輔助凹槽分別設(shè)于主凹槽的兩側(cè)，且主凹槽的槽深和槽寬均分別大于輔助凹槽的槽深和槽寬。每個(gè)磁鋼槽內(nèi)設(shè)有一組磁鋼，每組磁鋼與磁鋼槽的形狀適配。每組磁鋼由一塊主磁鋼11和兩塊輔助磁鋼12拼設(shè)而成，所述主磁鋼固定于主凹槽內(nèi)，所述輔助磁鋼固定于輔助凹槽內(nèi)。所述主磁鋼和輔助磁鋼為不同材質(zhì)和不同性能。

如圖3、圖4、圖5所示，所述轉(zhuǎn)子沖片的內(nèi)部在靠近外圓周面處均勻設(shè)置有一圈鋁籠條通孔，所述鋁籠條通孔的兩端分別位于轉(zhuǎn)子沖片的兩個(gè)端面，每個(gè)所述鋁籠條通孔與電機(jī)軸平行，且每個(gè)鋁籠條通孔中心到電機(jī)軸的距離相等；所述鋁籠條通孔內(nèi)填充有鋁籠條，所述鋁端環(huán)鑄設(shè)于轉(zhuǎn)子沖片的兩個(gè)端面上，所述鋁平衡柱鑄設(shè)于鋁端環(huán)的外側(cè)端面上，且鋁籠條、鋁端環(huán)和鋁籠條連為一體；每個(gè)所述鋁端環(huán)的外圓周面上通過(guò)過(guò)盈配合裝配有磁鋼壓板8，兩塊所述磁鋼壓板對(duì)磁鋼進(jìn)行軸向固定。根據(jù)永磁無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)裝配后所述鋁平衡柱的動(dòng)平衡情況，所述鋁平衡柱上套設(shè)有平衡墊13。

如圖6、圖7所示分別為現(xiàn)有技術(shù)和本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的磁體氣隙磁密波形正弦性示意圖。從圖對(duì)比明顯可知本實(shí)施例的磁體氣隙磁密波形正弦性更好。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，所述主磁鋼和輔助磁鋼為相同材質(zhì)和相同性能。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，設(shè)于每個(gè)所述磁鋼槽內(nèi)的磁鋼為一個(gè)整體。

本發(fā)明中所用原料、設(shè)備，若無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備；本發(fā)明中所用方法，若無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。