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無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的制作方法

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無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(BLDC MOTOR),更詳細(xì)地講,涉及由電信號(hào)而驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)式無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于防止如全球變暖那樣的地球環(huán)保、以及對(duì)于因化石能源的耗竭而引起的節(jié)能的關(guān)心在日?尚漲。
[0003]為此,世界各國(guó)不僅在致力于節(jié)能,而且在致力于提高能源利用效率。尤其,世界各國(guó)認(rèn)知對(duì)于提高家庭和整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域能源效率的方案的關(guān)鍵而言電動(dòng)機(jī)就是核心要素,因而當(dāng)前的趨勢(shì)是在對(duì)高效率電動(dòng)機(jī)的開發(fā)和使用實(shí)施規(guī)范化。
[0004]目前,由于電動(dòng)機(jī)使用韓國(guó)國(guó)內(nèi)用電量的大致50?60%,因此,若將整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域所廣泛使用的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率提高4%,則能夠?qū)?guó)家總電力大致節(jié)減2%。這是每年不去建設(shè)3.7個(gè)核電站亦可的電量。因此,從能源危機(jī)或地球環(huán)保的角度來(lái)講,電動(dòng)機(jī)的高效率化已成為最為重要的課題。
[0005]另一方面,為了確保高效率和長(zhǎng)使用壽命以及可靠度,在車輛的燃料泵等上利用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(Brushless DC Motor),尤其,一般在使用無(wú)傳感器(sensorless)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
[0006]本申請(qǐng)人曾在專利文獻(xiàn)I等公開無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)且申請(qǐng)專利并已授權(quán)。
[0007]另一方面,圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成圖。
[0008]如圖1中所圖示,無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)I包括產(chǎn)生磁場(chǎng)的定子(stator) 2和由定子2所產(chǎn)生的磁場(chǎng)而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(rotor) 3。
[0009]定子2具有線圈(coil)所卷繞的鐵心4,轉(zhuǎn)子3上設(shè)有永久磁鐵5。
[0010]如圖1中所圖示,在如此構(gòu)成的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)I安裝有8個(gè)極的情況下,在轉(zhuǎn)子3上設(shè)置8個(gè)永久磁鐵5以便與極數(shù)對(duì)應(yīng)。
[0011]就如此設(shè)置于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)子3的永久磁鐵5而言,一般適用利用了稀土類(Rare earth resources)元素中的釹(Nd)的 ND 磁鐵。
[0012]與相同大小的其它磁鐵相比,上述ND磁鐵其磁力非常強(qiáng),因而使用于需要較強(qiáng)的磁力的大部分生活用設(shè)備、工業(yè)用設(shè)備、以及醫(yī)療用設(shè)備等。
[0013]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)1:韓國(guó)授權(quán)專利號(hào)第10-1251906號(hào)(2013年4月8日公告)
[0016]非專利文獻(xiàn)
[0017]非專利文獻(xiàn)1:韓國(guó)電氣學(xué)會(huì)(KIEE)論文集第63卷第4號(hào)“考慮了泵用小型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的成本降低的轉(zhuǎn)子最優(yōu)化設(shè)計(jì)”(金會(huì)千、鄭泰旭,2013年4月)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]所要解決的問題
[0019]然而,在將ND磁鐵適用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的情況下,就ND磁鐵而言,比鐵氧體(Ferrite)磁鐵昂貴,且隨原材料的價(jià)格偏差和匯率而價(jià)格漲落較大。
[0020]由此,為了降低產(chǎn)品的單價(jià),正在開發(fā)適用鐵氧體磁鐵來(lái)替代ND磁鐵的技術(shù)。
[0021]上述非專利文獻(xiàn)I中公開有考慮了泵用小型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的成本降低的轉(zhuǎn)子最優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。
[0022]但在利用如非專利文獻(xiàn)I那樣的技術(shù)而將鐵氧體磁鐵適用于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的情況下,由于發(fā)生性能差異等問題,因此,為了得到相同的性能須加大鐵氧體磁鐵的大小,從而存在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的大小變大的問題。
[0023]另外,非專利文獻(xiàn)I存在僅能適用于在轉(zhuǎn)子3的表面附著永久磁鐵5的表面式永磁(Surface permanent magnet, SPM)型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的問題。
[0024]本發(fā)明旨在解決如上所述的問題,本發(fā)明其目的在于提供一種無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),該無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)能夠使安裝于轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的數(shù)量減半,并且能夠使性能降低最小化。
[0025]本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠減少永久磁鐵的個(gè)數(shù)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),所述永久磁鐵適用于在轉(zhuǎn)子內(nèi)部嵌入永久磁鐵的內(nèi)置式永磁(Inter1r permanent magnet,IPM)型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
[0026]解決問題的方案
[0027]為了達(dá)到如上所述的目的,根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),形成有N個(gè)極(N為偶數(shù)),其特征是包括:定子,其在內(nèi)周面具有線圈所卷繞的多個(gè)齒;以及,轉(zhuǎn)子,其配置于上述定子的內(nèi)部,且設(shè)有個(gè)數(shù)少于上述N個(gè)的永久磁鐵。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),其特征在于,上述永久磁鐵設(shè)有N/2個(gè),且以相同的極朝向外側(cè)的方式依次配置上述永久磁鐵。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),其特征在于,在上述永久磁鐵之間形成有磁化部。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),其特征在于,上述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是上述永久磁鐵所嵌入轉(zhuǎn)子的外周部?jī)?nèi)側(cè)的內(nèi)置式永磁型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),其特征在于,上述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有與設(shè)有上述N個(gè)永久磁鐵的電動(dòng)機(jī)相同的相電感,且減少齒槽轉(zhuǎn)矩。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),其特征在于,上述永久磁鐵和磁化部各自以相互對(duì)稱的方式配置。
[0033]發(fā)明效果
[0034]如上所述,利用根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),則得到在內(nèi)置式永磁型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上能夠僅設(shè)置與極數(shù)的一半對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的永久磁鐵的效果。
[0035]由此,根據(jù)本發(fā)明,則減少設(shè)置于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的永久磁鐵的個(gè)數(shù)從而得到能夠節(jié)減制作費(fèi)用的效果。
[0036]尤其,根據(jù)本發(fā)明,則進(jìn)一步得到如下效果:相較于設(shè)置與電動(dòng)機(jī)極數(shù)對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)的永久磁鐵的場(chǎng)合,能夠使性能降低最小化,并能夠使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和齒槽轉(zhuǎn)矩反而減少。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成圖。
[0038]圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成圖。
[0039]圖3是圖2中所圖示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓曲線圖。
[0040]圖4是圖2中所圖示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩曲線圖。
[0041]圖5和圖6分別是圖1和圖2中所圖示的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的磁通密度矢量圖。
[0042]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意圖。
[0043]符號(hào)說(shuō)明
[0044]10一無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),20一定子,21 一齒,30一轉(zhuǎn)子,31 一永久磁鐵,33一磁化部。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。
[0046]圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成圖。
[0047]在本實(shí)施例中,雖然利用8極無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行說(shuō)明,但需要注意的是,本發(fā)明未必限定于此,本發(fā)明能夠適用于10極、12極無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)等而與極數(shù)無(wú)關(guān)。
[0048]如圖2中所圖示,根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)10包括:定子20,其在內(nèi)周面具有線圈所卷繞的多個(gè)齒21 ;以及,轉(zhuǎn)子30,其配置于定子20的內(nèi)部,并設(shè)有與極數(shù)的一半對(duì)應(yīng)的多個(gè)永久磁鐵31。
[0049]定子20形成為大致圓筒形,為了產(chǎn)生磁場(chǎng),能夠在定子20的內(nèi)周面具有與槽(slot)數(shù)對(duì)應(yīng)的多個(gè)齒(teeth) 21 ο
[0050]各齒21以預(yù)先設(shè)定的直徑形成,在各齒21能夠卷繞多匝線圈(未圖示)以便接受電源供給而形成磁場(chǎng)。
[0051]轉(zhuǎn)子30以能夠旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置于定子20的內(nèi)側(cè),在轉(zhuǎn)子30的中央能夠結(jié)合輸出由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所產(chǎn)生的動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)軸。
[0052]轉(zhuǎn)子30能夠由在將多個(gè)盤沿著上下方向排列的狀態(tài)下插入一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的構(gòu)造所構(gòu)成。
[0053]在這種轉(zhuǎn)子30上能夠設(shè)置用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的多個(gè)永久磁鐵31。
[0054]能夠以ND磁鐵來(lái)具備永久磁鐵31,所述ND磁鐵是以一定比率混合稀土類元素中的釹(Nd)和鐵(Fe)、硼(B)而制作從而具有強(qiáng)磁性。
[0055]在本實(shí)施例中,永久磁鐵31能夠僅安裝無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)10的極數(shù)的一半,例如僅安裝與8個(gè)極的一半對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)即4個(gè)。
[0056]詳細(xì)說(shuō)明如下。如圖1中所圖示,在
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