一种永磁式旋转外转子电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机领域，具体涉及一种永磁式旋转外转子电机。


背景技术：

2.无刷电机按照其结构可以分为内转子和外转子两种形式。外转子无刷电机可以装配更多的磁铁，因而同样的电机体积下可以获得更大的转矩输出，因此在一些电机外形尺寸有限，同时要求足够输出转矩的应用场合，外转子无刷电机得到了广泛的应用。
3.外转子无刷电机用磁铁多为铁氧体、粘结钕铁硼或者烧结钕铁硼，铁氧体价格最低，但是其磁性能最弱。因此在要求高功率密度的应用场合，通常使用烧结钕铁硼。同时为了提高可制造性，微型或者小型外转子电机通常采用分数槽绕组，因而其气隙磁密容易畸变，即具有大量谐波，容易引起局部的磁饱和，使得电机振动和噪音增加。同时因为烧结钕铁硼的强磁性，往往会产生较大的电磁力，使得振动和噪音问题更加突出。
4.在一些应用场合，特别是民用产品，对产品的振动、噪音要求很高，普通设计的外转子电机，其振动噪音很难满足客户的要求。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是一种永磁式旋转外转子电机，采用气隙磁场的渐变设计结构配合电机的极弧系数来抑制磁场分布的不均匀性，体积小、高功率密度，具有低齿槽转矩、低振动和噪音的优势。
6.本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种永磁式旋转外转子电机，包括由定子组件、转子组件以及驱动组件组成的带分数槽且具有集中绕组的电机主体；
7.其中，定子组件包括安装底座、绕线定子和轴承，绕线定子由定子铁芯、绝缘件和电磁铜线组成，转子组件包括具有良好导磁性能的钢拉伸或者机加工而成的机壳、能够产生多极磁场的多个磁铁、转轴、磁铁支架和轴套；
8.所述的电机主体采用气隙磁场的渐变设计结构配合电机的极弧系数来抑制磁场分布的不均匀性；
9.其中，气隙磁场的渐变设计结构配合电机的极弧系数的具体结构采用半径为r1的第一圆弧、半径为r2的第二圆弧以及距离为d1的两条直线段组成的转子磁铁，所述第二圆弧半径r2大于磁铁外圆弧即第一圆弧到转子中心的距离r1，磁铁和定子之间形成间隙设为g，g在磁铁中心最小，沿着第二圆弧r2从中心向两侧逐渐增大。
10.作为优选的技术方案，所述转子磁铁磁极中心为d轴，磁铁之间的中心定为q轴，第一圆弧r1和第二圆弧r2两者圆心之间的距离为d2，r2》r1且0.31 ≤ d2/2r1 ≤ 0.54；
11.距离为d1的两直线段，其与第二圆弧r2具有两个交点，这两个交点分别与转子中心连接的两条直线段之间的夹角为θ，其中，0.83 ≤θ/(360
°
/2p) ≤ 0.94，其中2p为电机极数。
12.作为优选的技术方案，磁铁使用强力胶水粘接到机壳内壁，转轴过盈压到轴套上，
同时该轴套与机壳铆接。
13.作为优选的技术方案，定子齿边和同一极靴边成90
°
。
14.作为优选的技术方案，分数槽的槽数和电机极数的比例为3/2或者6/5。
15.作为优选的技术方案，磁铁为磁瓦形状，且磁铁为烧结钕铁硼。
16.本实用新型的有益效果是：本实用新型的永磁外转子无刷电机采用的分数槽、集中绕组的设计，该设计能够有效的提高定子槽的利用率，同时降低端部绕组的长度，因此降低电阻并提高电机的效率，同时可以提高绕线的效率，降低生产成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型的总览图；
19.图2为本实用新型的转子细节图；
20.图3为本实用新型的齿槽转矩对比图；
21.图4为本实用新型的额定负载时转矩波动对比图；
22.图5为本实用新型的径向电磁力对比图；
23.图6为普通无刷电机的细节图。
具体实施方式
24.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
25.本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
28.本实用新型使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向（旋转90度或其他朝向），并相应地解释本文使用的与空
间相关的描述语
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.如图1所示，本实用新型的一种永磁式旋转外转子电机，包括由定子组件、转子组件以及驱动组件组成的带分数槽且具有集中绕组的电机主体；
31.其中，定子组件包括安装底座、绕线定子和轴承组成。其中绕线定子由定子铁芯3、绝缘件和电磁铜线组成，定子铁芯3的定子齿上缠绕有集中绕制的电枢绕组4。转子组件包括机壳1、磁铁2、转轴、磁铁支架和轴套组成，其中转轴和轴套过盈且轴套和机壳铆接以提供足够的防松力，采用高性能的烧结钕铁硼磁铁以提高电机的功率密度和减小电机的体积。驱动组件包括pcba驱动板以及电机线束；
32.当电动机旋转时，通过定子齿尖的磁通容易畸变，引起局部的磁饱和和高频谐波磁场。这时容易引起附加的铁耗，从而增加电机的损耗，同时容易引起径向电磁力的畸变，从而产生附加的不同频率的高次谐波，并引起电机的振动和噪音；为了解决该问题，本实用新型的电机主体采用气隙磁场的渐变设计结构配合电机的极弧系数来抑制磁场分布的不均匀性，从而有效的降低电机的振动和噪音，具体如下：采用半径为r1的第一圆弧、半径为r2的第二圆弧以及距离为d1的两条直线段组成的转子磁铁，所述第二圆弧半径r2大于磁铁外圆弧即第一圆弧到转子中心的距离r1，磁铁和定子之间形成间隙设为g，g在磁铁中心最小，沿着第二圆弧r2从中心向两侧逐渐增大，转子磁铁磁极中心为d轴，磁铁之间的中心定为q轴，第一圆弧r1和第二圆弧r2两者圆心之间的距离为d2，r2》r1且0.31 ≤ d2/2r1 ≤ 0.54，距离为d1的两直线段，其与第二圆弧r2具有两个交点，这两个交点分别与转子中心连接的两条直线段之间的夹角为θ，其中，0.83 ≤θ/(360
°
/2p) ≤ 0.94，其中2p为电机极数。
33.本实施例中，磁铁使用强力胶水粘接到机壳内壁，转轴过盈压到轴套上，同时该轴套与机壳铆接，定子齿边和同一极靴边成90
°
，分数槽的槽数和电机极数的比例为3/2或者6/5。
34.其中，磁铁为磁瓦形状，且磁铁为烧结钕铁硼，磁性更高。
35.本实用新型共用市面上已经量产的常规外转子无刷电机的定子冲片。优化转子设计，以实现小尺寸、高功率密度、低齿槽转矩、低振动噪音的永磁外转子无刷电机。
36.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。