采用永久磁铁的电机用转子制造技术

本发明专利技术公开一种采用永久磁铁的电机用转子，其包含：以Ｃ型形状提供磁场力的至少一个Ｃ型永久磁铁（９）；铁芯（１０），其形成圆筒形结构，且结合有以不同极相邻的至少一个所述Ｃ型永久磁铁（９），并且以不同极相邻的所述Ｃ型永久磁铁（９）之间的临界处分别形成有开口孔（１１）；在所述铁芯（１０）的中央形成的转子轴（１５），由此使得通过外部铁芯结合的Ｃ型永久磁铁的磁场形成为理想状态的正弦波形状，从而能够减少磁阻转矩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用永久磁铁的电机用转子，特别涉及降低应用于大容量高输出无刷电机的高特性永久磁铁转子的磁阻转矩及噪音的转子。
技术介绍
通常，永久磁铁转子与电枢的旋转磁场相互作用而产生机械旋转转矩，但实际上 由于转子铁芯与单个永久磁铁的结合结构、着磁图案或者电枢的极与缝隙结构等各种原 因，导致旋转磁场不均勻或者旋转磁场的分布不能形成类似正弦波的理想形状，由此产生 磁阻转矩(cogging torque)，并诱发电机的振动和噪音，这成为相关领域里的一大难题。特别是，大容量高输出无刷电机需要应用能量密度高的高性能永久磁铁的转子， 但越是电枢与转子之间的空气隙少的大容量高输出电机，上述现象就越严重。在此，高特性永久磁铁是指表面磁通密度在IKgauss以上的如钕(Nd =Neodymium) 系或者钐钴(SmCo =Samarium Cobalt)系等高磁场能量密度的永久磁铁。这种高性能永久 磁铁即使是转子用C型永久磁铁，其离心方向的着磁(radial magnetizing)或极向异性着 磁(anisotropic magnetizing)困难，因此无法形成理想的正弦波或者圆锥形磁场，而形 成扭曲的磁场，从而在反映到电枢的旋转磁场后，不仅会降低效率，还会诱发严重的磁阻转 矩、旋转振动以及噪音。如图1所示，这种现有的永久磁铁在由中心形成有用于插入转子轴的孔5，且由磁 性体构成的转子铁芯1的表面(Ri)上，交替贴附区分为S极2和N极3的单个C型永久磁 铁。其中，所述单个C型永久磁铁以预定的厚度平行地形成，且以圆心6为中心维持相等的 圆周直径Ro。如此，在作为强磁性体的转子铁芯1贴附C型永久磁铁而形成的转子中，虽然永久 磁铁的磁场形成通过转子铁芯1的磁路4，但是其磁场分布如图2所示，并不能形成理想的 正弦波磁场，而是磁场集中于各个极的尖端，由此形成双峰3’、4’。由此，如图3所示，当现有的永久磁铁转子与电枢结合而驱动电机时，与电枢极的 相互作用而产生的旋转磁场起伏较大，由此产生较大的磁阻转矩5’、6’。上述现象如图4所示，在具有一定的厚度dl和长度L，并且以均勻的磁场粒子着磁 的平板形单个磁铁中，由于反比于与相反极之间距离的平方的磁场强度的作用，将形成双 峰型磁场分布90，而在具有一定的厚度d2和内径Ri以及外径Ro的转子用单个C型磁铁8 中，其扭曲80程度更大。另外，现有的永久磁铁转子中为解决上述问题而采用的铁氧体(ferrite)C型永 久磁铁在制造过程中将磁粉末沿着放射线(radial)的方向排列，或者排列为极各向异性 (anisotropic)，并进行烧结及着磁，由此能够解决上述问题，但是对于以铸造方式制作的 高性能磁钢(alnico)、钕(Nd =Neodymium)、钐钴(SmCo)系磁铁来说，这种磁场排列制造及 着磁方法不容易，当用于制造电机转子时，具有无法解决上述问题点的缺点。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种磁场能量密度大，并 使采用高特性磁铁的大容量高输出无刷电机的制作更加容易，而且最小化磁阻转矩，由此 能够得到无噪音的旋转力的采用永久磁铁的电机用转子。为了达到目的，本专利技术提供的采用永久磁铁的电机用转子包含以C型形状提供 磁场力的至少一个C型永久磁铁；铁芯，其形成圆筒形结构，且结合有以不同极相邻的至少 一个所述C型永久磁铁，并且以不同极相邻的所述C型永久磁铁之间的临界处分别形成有 开口孔；在所述铁芯的中央形成的转子轴。根据本专利技术提供的采用永久磁铁的电机用转子，使得通过外部铁芯结合的C型永 久磁铁的磁场形成正常状态的正弦波形状，从而能够减小磁阻转矩。而且，内部铁芯采用橡胶、硅材或者形成蜂窝形的多空吸音及防振结构，由此能够 减小传递到转轴的磁阻转矩和振动。附图说明图1为现有的采用永久磁铁的电机用转子的剖视图；图2为示出图1的现有的采用永久磁铁的电机用转子的正弦波的示意图；图3为示出图1的现有的采用永久磁铁的电机用转子的磁阻转矩的示意图；图4为图1的现有的采用永久磁铁的电机用转子中，对应永久磁铁的形状的正弦 波的示意图；图5为根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子的立体图；图6a为图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的铁芯的剖视图；图6b为图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的铁芯的立体图；图7a为图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的永久磁铁的立体 图；图7b为示出图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的永久磁铁尺寸 的立体图；图8为示出图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的永久磁铁磁场特 性的剖视图；图9为示出图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子的正弦波特性的示意 图。主要符号说明9为永久磁铁，10为铁芯，10-1为外部铁芯，10-2为内部铁芯，11 为开口孔，15为转子轴。具体实施例方式以下，详细说明本专利技术的实施例，但本专利技术的范围并不局限于实施例的内容。在下 面的说明中，相同的符号表示相同或者类似的部件。以下说明中使用的用词仅用于说明本 专利技术的实施例，其不能解释为对本专利技术的限定。而且，本专利技术的实施例中还可包含一些新的 技术特征，用于表示本专利技术的特点及实施本专利技术。图5为示出根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子的立体图。图6a为图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的铁芯的剖视图，图6b 为图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的铁芯的立体图。图7a为图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的永久磁铁的立体图， 图7b为示出图5的根据本专利技术的采用永久磁铁的电机用转子中的永久磁铁尺寸的立体图。根据本专利技术实施例的采用永久磁铁的电机用转子包含至少一个永久磁铁9 ；由 外部铁芯10-1和内部铁芯10-2构成的铁芯10 ；开口孔11以及转子轴15。C型永久磁铁9具有由相互不同的两个以上的外径(Ra = Re, Rb)和圆心轴6、 6a构成的外周面，其中不同的所述两个外径之差为Cd。并且还具有与震源的圆心轴6相 同的内径Ri，而且还具有一定的长度L和宽度W。所述C型永久磁铁9为表面磁通密度在 IKgauss以上的钕系或者钐钴系的磁铁。如图8所示，将两个C型永久磁铁9结合于外部铁 芯10-1时，使得相邻的两个极的极性相反，并且使得两个永久磁铁9之间临界处位于外部 铁芯10-1开口孔11。图6a及图6b所示，外部铁芯10_1在结合C型永久磁铁9时，使两个永久磁铁9 相邻的两个极的极性相反，并且在两个C型永久磁铁9的临界处形成开口孔11，而在内部形 成圆筒形的内部铁芯10-2，并且在内部铁芯10-2的中央形成转子轴15。此时，开口孔11使其中一个C型永久磁铁9的极和另一个C型永久磁铁的极的临 界之间的磁路(magnet path)距离尽可能变长，且使磁场中心通道变短，由此使得当永久磁 铁贴附于外部铁芯10-1时，磁场分布不再扭曲，以形成理想状态的正弦波磁场。而且，开口孔11可以形成为具有多样化大小的圆形或者椭圆形，且可以根据C型 永久磁铁9的磁场特性或者铁芯的设计调整其大小或形状。由此，如图8所示，C型永久磁铁9的磁场围绕开口孔11在中心部形成更多的磁 路，由此形成极跟极之间的临界面的磁场变弱，而中心部的磁场变强的理想本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用永久磁铁的电机用转子，其特征在于包含：以Ｃ型形状提供磁场力的至少一个Ｃ型永久磁铁（９）；铁芯（１０），其形成圆筒形结构，且结合有以不同极相邻的至少一个所述Ｃ型永久磁铁（９），并且以不同极相邻的所述Ｃ型永久磁铁（９）之间的临界处分别形成有开口孔（１１）；在所述铁芯（１０）的中央形成的转子轴（１５）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑荣春，
申请(专利权)人：郑荣春，
类型：发明
国别省市：US[美国]