[发明专利]无刷直流电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种可显著降低转子磁极损耗、提高电机效率、价格低廉的无刷直流 电动机。

背景技术

过去，技术人员通常通过提高铁磁性能、采用低损耗的铁磁材料或者提高线圈占 空系数而减小铜损等技术途径，降低无刷直流电机的总损耗使其具有高效率。例如， 用于电动自行车、洗衣机等电器的低速直接驱动电机，基于负载特性，需要在低速时 输出大扭矩，为此需要抑制低速运行时的温度上升，因此在已有技术中通过电机的多 极化使定子线圈的导线长度变短以便减小阻抗值等措施，来减小低速无刷直流电机的 总损耗。

近来，电动汽车驱动等特种应用场合对无刷直流电动机的高速化、小型化、低重 量化、高效率化、低价格化的要求日益迫切。为此，对以往常用的基本结构无刷直流 电动机进行了研究。

如图4所示，这种无刷直流电动机A100包含转子A1和定子A2，转子A1包含自然数对 永久磁钢磁极A11，其具有沿旋转方向交替充磁为N极、S极的工作面A111以及充磁为S 极、N极的磁连接面A112；转子A1还包含环状磁性连接部件A12紧贴磁连接面A112，对 多个永久磁钢磁极A11进行磁性连接；转子A1还包含环状非磁连接部件A13紧贴工作面 A111，对多个永久磁钢磁极进行非磁性连接和紧固；转子A1通常还包含非磁性隔磁部 件A14，用于填充相邻两个永久磁钢磁极A11间形成的磁间隔区域。

无刷直流电动机A100包含定子A2，定子A2包含定子铁芯A21。定子铁芯A21具有圆 环状磁轭(Yoke)A22，还具有相数与极数乘积的自然数倍数的凸条齿A23，在凸条齿 A23的顶端面沿旋转方向交替并排形成凹槽A24，多个凸条齿A23的顶端面与永久磁钢磁 极A11的工作面A111互相面对；多个凸条齿A23的顶端面沿轴向延伸，且其旋转方向宽 度与互相面对的永久磁钢磁极A11的工作面A111宽度大体一致。凹槽A24中放置线圈 A25，且线圈与凸条齿A23电气绝缘。多个线圈连接分别构成U-X相、V-Y相、W-Z相绕 组。

根据转子A1相对定子A2的位置，向对应U-X相、V-Y相、W-Z相绕组通电，从而驱 动转子A1旋转。

根据上述结构，永久磁钢磁极A11以往采用体积电阻率为10^-6Ω·m左右的烧结永 久磁钢，非磁连接部件A13以往采用非金属材料或者圆环状轴向连续延伸的非磁性金属 材料，隔磁部件A14以往或者采用非金属材料，或者金属材料。

但是，前述以往的无刷直流电动机A100在实现高速(10000rpm以上)、大功率(10kW 以上)时存在问题。

例如，定子A2直径为210mm、长度为80mm、转速为16000rpm、输出功率为85kW的 无刷直流电动机A100，经解析计算其转子A1总体涡流损耗约为2650W，而转子实际重量 约6kg，按转子A1所用材料的比热容来估算转子A1的温升，其结果为该无刷直流电动机 A100运行6分钟后，其转子A1的温升约为240℃，显然转子温度上升过高，可能导致转 子A1中的永久磁钢磁极A11性能降低或彻底退磁，进而使无刷直流电动机A100失效。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种无刷直流电动机，基于以往结构的无 刷直流电动机，以简单的结构显著减小无刷直流电动机转子永久磁钢磁极的涡流损耗 以及永久磁钢紧固机构的涡流损耗，实现技术上的进步，同时不引起结构的复杂化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无刷直流电动机，其结构与以 往无刷电机相类似，包含：转子，该转子包含自然数对永久磁钢磁极，相邻的永久磁 钢磁极具有沿转子旋转方向交替充磁为N极、S极的工作面，与此同时，相邻永久磁钢 磁极还具有沿旋转方向交替充磁为S极、N极的磁连接面；

所述转子还包含磁性连接部件，环状磁性连接部件紧贴所述磁连接面，对多个永 久磁钢磁极进行磁性连接。

所述转子还包含非磁性连接部件，环状非磁连接部件紧贴所述工作面，对多个永 久磁钢磁极进行非磁性连接和紧固。

所述永久磁钢磁极沿旋转方向的宽度，通常小于相邻两个永久磁钢磁极中心间的 距离，在相邻两个永久磁钢磁极之间形成磁间隔区域；因此所述转子还包含不导磁不 导电的隔磁部件，用于填充所述磁间隔区域。