一種直流無刷電機磁路結構及其永磁體內嵌式轉子的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及具有非機械換向裝置的電機及其磁路零部件，尤其涉及一種應用磁效應裝置的直流無刷電機及其永磁體內嵌式轉子的磁路零部件結構。
【背景技術】
[0002]直流無刷電機的基本結構是由電子開關換相裝置、永磁式同步電動機以及位置傳感器三者組成的，位置傳感器將轉子磁鐵位置變換成電信號去控制電子開關換相裝置，使定子的相電流隨轉子位置的變化而按正確的次序換相。這樣才能讓電子磁場隨轉子的旋轉不斷地變化、產生與轉子轉速同步的旋轉磁場，用最大轉矩推動轉子旋轉。無刷電機最常用的位置傳感器是磁敏位置傳感器，磁敏元件的主要工作原理是電流的磁效應，主要是霍爾效應或磁阻效應。采用磁敏位置傳感器的無刷直流電動機，其磁敏傳感器件(如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏三極管、磁敏電阻器或專用集成電路)裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。中國發(fā)明專利申請“直流無刷電機霍爾裝置裝配結構”(中國發(fā)明專利申請?zhí)?00810062945.0，公開號CN101388591A)公開了一種直流無刷電機霍爾裝置裝配結構，屬于電機生產制造的技術領域。它包括線路板，通過霍爾引腳焊接固定在線路板上的霍爾及與定子沖片固定的線圈骨架，其特征在于所述線圈骨架外圈端部和線路板之間形成相互配合的安裝孔，所述線路板對應于安裝孔部位至少一個表面嵌設有金屬片，所述安裝孔穿過金屬片；所述線圈骨架外圈端部還形成有預定位銷，所述線路板上設有與預定位銷相應的預定位孔，以保證線路板對應于安裝孔的部位不開裂，防止線路板因開裂而報廢，該安裝結構雖然解決了霍爾元件的定位問題。但是，該結構的霍爾位置傳感器一般安裝在相應的定子槽隙間，且安裝高度不高于定子，霍爾位置傳感器與轉子永磁體磁極的間距較大，這一安裝方式存在如下問題:
[0003]1、霍爾位置傳感器容易受定子的磁場干擾，特別是大功率的應用場合；
[0004]2、當采用內嵌永磁體轉子時，因為轉子兩磁極間的分界線不整齊、明晰，容易造成霍爾信號抖動，進而影響電機運轉平順和工作效率；
[0005]3、霍爾位置傳感器容易受定子的高溫影響，特別是大功率的應用場合；
[0006]另一方面，為了減少漏磁系數，增加永磁材料的利用率，現有的永磁無刷電機一般會采用隔磁措施，即在內置永磁體的左右兩端布置隔磁氣隙。中國發(fā)明專利“永磁體轉子及其生產方法”(中國發(fā)明專利號ZL01121704.9，授權公告號CN1201463C)公開了一種轉子鐵心內嵌有永磁體的永磁體轉子，包括:里面嵌有所述永磁體的狹縫；和在所述狹縫的縱向末端內側靠近其縱向中部的位置設置的跨接部分，該跨接部分跨接所述轉子鐵心的相對于各個狹縫的徑向靠外部分和徑向靠內部分；所述狹縫的縱向末端開在所述轉子鐵心的外圓周面。中國發(fā)明專利申請“一種內嵌式正弦型面永磁電機轉子”(中國發(fā)明專利申請?zhí)?01210316633.4，公開號CN102857000A)公開了一種內嵌式正弦型面永磁電機轉子。該發(fā)明在轉子表面繞軸設置有若干連續(xù)相接的弧形凸起，根據相鄰凸起相交點與轉子軸心的連線將轉子劃分成若干等分的區(qū)域，在每個區(qū)域內分別設置有兩個呈倒八字形排布的槽體，在槽體內插置有永磁體。但是，現有永磁體內嵌式轉子的隔磁氣隙ω和沖片邊距b存在磁路結構突變，如圖9和圖10所示，引起局部磁密流向、磁密突變現象，這又會導致另外兩個問題:
[0007]1、每個磁極的表磁波形為馬鞍形，如圖11中的m0所示，而且峰谷點相差較大，從而導致電機的轉矩波動，影響電機運轉的平順性。
[0008]2、兩磁極交界處出現兩個表磁凸波，如圖11中的t所示，這種由磁路結構性缺陷引起的表磁凸波，會使磁敏位置傳感器(例如霍爾元件)的信號抖動，這又進一步造成電子開關換相裝置輸出的驅動波形畸變，導致電機輸出轉矩波動增加，運轉噪音和震動增大，電機運轉效率下降，損耗增加。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是要提供一種新型直流無刷電機結構，能改善因轉子表面兩磁極間的分界線不整齊、明晰，造成霍爾位置傳感器信號抖動的問題，而且可以有效減少霍爾位置傳感器受定子磁場、溫度的影響，進而提高電機運轉的平順性和可靠性。
[0010]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是:
[0011]一種直流無刷電機磁路結構，包括定子鐵芯5，由轉子沖片30疊壓而成的轉子鐵芯3，嵌裝在轉子鐵芯3內部的永磁體1，以及用于檢測轉子磁場變化實現換向控制的磁敏傳感器4 ;所述轉子鐵芯3的長度與定子鐵芯5的長度一致，其特征在于:
[0012]所述永磁體I的長度大于轉子鐵芯3的長度，所述的永磁體I至少有一端伸出轉子鐵芯3的端面，形成永磁體I的伸出部；
[0013]所述的磁敏傳感器4設置在轉子鐵芯3 —端，位于靠近永磁體I的伸出部、遠離定子磁場干擾的位置；所述的磁敏傳感器4通過感應永磁體I伸出部的磁場變化檢測轉子旋轉的位置。
[0014]本發(fā)明的直流無刷電機磁路結構的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的磁敏傳感器4立裝在線路板41上，其感應部位靠近永磁體I的伸出部的外側，在轉子旋轉時感應永磁體I伸出部外側的磁場變化。
[0015]本發(fā)明的直流無刷電機磁路結構的一種更好的技術方案，其特征在于所述的磁敏傳感器4平貼在線路板41上，其感應部位靠近永磁體I端面的位置，在轉子旋轉時感應永磁體I端部的磁場變化。
[0016]本發(fā)明的直流無刷電機磁路結構的一種改進的技術方案，其特征在于所述永磁體I伸出轉子鐵芯3兩端的伸出部的長度相同。
[0017]本發(fā)明的直流無刷電機磁路結構的一種進一步改進的技術方案，其特征在于所述轉子鐵芯3的兩端設有永磁體前端蓋12和永磁體后端蓋11 ;所述的永磁體I穿過轉子鐵芯3,通過永磁體前端蓋12和永磁體后端蓋11,固定在轉軸31上構成一體化的直流無刷電機的轉子。
[0018]本發(fā)明的另一個目的是要提供一種使用上述直流無刷電機磁路結構的新的內嵌永磁體轉子，能改善每個磁極的馬鞍形現象，使波形趨于平緩，并且能有效抑制兩磁極交界處出現的兩個表磁凸波，從而顯著地改善電機的整體性能，使電機輸出力矩更平順、運轉效率更高、震動更少。
[0019]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是:
[0020]一種使用上述直流無刷電機磁路結構的永磁體內嵌式轉子，包括由轉子沖片30疊壓而成的轉子鐵芯，均布設置在轉子沖片30的圓周上的P對永磁體槽2，分別嵌裝在各永磁體槽2中的P對永磁體1，其中P為大于或等于I的整數；所述的轉子沖片30的外弧為標準圓??；其特征在于:
[0021]所述的永磁體I的兩端均向內傾斜一傾角Q，其中，Q=5°?20° ;
[0022]在每個永磁體槽2的兩端各設有一個隔磁槽20 ；
[0023]在永磁體槽2兩端與隔磁槽20的分界處，設有固定永磁體I的定位凸臺21。
[0024]本發(fā)明的永磁體內嵌式轉子的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的隔磁槽20的形狀為沿永磁體I的端面延伸的圓角條狀空間；所述的圓角條狀空間由與永磁體I的端面基本平行的直線，以及連接在所述直線兩端到永磁體槽2之間的平滑曲線構成；兩相鄰的隔磁槽20之間留有扇形的沖片連接區(qū)22。
[0025]本發(fā)明的永磁體內嵌