[实用新型]一种无刷直流电动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电动机，特别涉及一种无刷直流电动机。

背景技术

无刷直流电动机是以电子换相代替机械换相的直流电动机，它保持了直流电动机的优良特性，具有较好的起动和调速性能，而且它无需机械换相器，使电机的结构简单，并且可以从根本上克服一般有刷直流电动机易于产生换相火花的弊病。

近几年来，无刷直流电机的发展亦使得电机理论与大功率开关器件、模拟和数字专用集成电路、微处理技术、现代控制理论以及高性能材料的结合更加紧密。如今无刷直流电动机集特种电机、变速机构、检测元件、控制软件与硬件于一体，形成为新一代伺服系统，且体现着当今应用科学的许多最新成果，显示出广泛的应用前景和强大的生命力。目前无刷直流电动机已广泛应用在计算机外围设备(如软驱、硬盘、光驱等)、办公自动化设备(如打印机、复印机、扫描仪、绘图仪、复印机等)、家电(如洗衣机、空调、风扇等)、音像设备(如VCD、摄影机、录像机等)、汽车、电动自行车、数控机床、机器人、医疗设备等方面和领域。

为了进一步提高无刷直流电动机伺服系统的驱动效率，有研究采用新的控制策略与先进的控制系统来改善驱动性能，例如PwM斩波法、重叠换相法及电流反馈法等补偿电流幅值的变化，抑制换相转矩脉动。也有通过改进逆变器性能，发展高精度的速度及位置检测器件等从而在整体上提高系统的控制性能。

另外，也有从电机本体设计上入手，如采用斜槽，无槽电机等削弱齿槽引起的转矩脉动；采用高性能的稀土永磁材料、转子采用瓦片形表面贴装型式等以削弱气隙主磁场的气隙磁感应强度分布；选择合理的电机磁极和极弧的设计方案，改变磁极形状，或增加极弧宽度等。但现有的研究少有对定子爪形状的优化设计进行深入探讨。

一个典型的无刷直流电动机，其电动机主体包括一定子和一转子。该定子包括一定子铁心，定子铁心内部形成一内腔。在定子铁心的内表面上，沿着内腔的圆周方向，互相间隔地设置有多个定子齿，多组励磁线圈分别缠绕在该多个定子齿上，形成连续的线圈串联或并联以提供电动机足够的感应电动势，励磁线圈中通有励磁电流时以产生所需的电磁转矩和电磁功率，多个定子齿中，相邻两个定子齿之间的间隔空隙形成沿着内腔的圆周方向分布的多个定子槽。每定子齿末端形成一定子爪，相邻定子爪之间设有爪间狭缝。多个定子爪沿圆周排列形成一圆柱形容纳腔，转子安装于该圆柱形容纳腔内，并在励磁转矩的作用下适于在该容纳腔中转动，如图1所示。

理想的气隙磁通密度波形应为梯形波，由于磁体的磁阻较大，部分磁通会从边缘进入定子，另有部分磁通与相邻的磁极构成漏磁通，因此，现有的无刷直流电动机主体往往设置有多个定子齿和多个励磁线圈，以抵消漏磁通对磁性转矩的影响。也就是说，要在定子铁心中设置有许多个定子齿和励磁线圈，即多个励磁绕组才能提供所需的磁性转矩，这显然增加了电动机定子的制造工艺的复杂度。因此，需要提供一种新型无刷直流电动机，以减少定子齿数目，并同时减少整个系统的漏磁通，以提高电动机的转动效率。

发明内容

本实用新型的主要目的在于，提供一种无刷直流电动机，该无刷直流电动机主体的定子上的每定子爪上具有多个底面以形成定子的台阶形内表面，，从而改善磁通密度分布，减少电动机的漏磁通，从而给该电动机的转子转动提供高效的电磁转矩和电磁功率。

本实用新型的另一目的在于，提供一种无刷直流电动机，该无刷直流电动机主体的定子具有一内腔，沿该内腔的圆周方向设置多个定子爪，每定子爪上具有有多个接触面，各个接触面具有相对于该内腔的中心轴不同的内径，从面形成一台阶形底面，当转子设置于该内腔中时，该台阶形底面与转子互相作用，能够有效减少漏磁通，从而提高电动机的转动效率。

本实用新型的另一目的在于，提供一种无刷直流电动机，该无刷直流电动机主体的定子具有两组接触面沿圆周方向排列以形成一内腔，每组接触面相间隔排列并具有相对于该内腔的中心轴不同的内径，一组接触面中的一接触面与另一组接触面相连接形成一台阶形底面，电动机转子在该内腔中转动时，台阶形底面有效防止了漏磁通，从而提高电动机的转动效率。

本实用新型的另一目的在于，提供一种无刷直流电动机，该无刷直流电动机主体中沿定子铁心设置有相对较少数目的定子齿，并绕有相对较少数目的励磁线圈，即相对较少的线圈绕组便可产生转子转动所需的电磁转矩，从而使无刷直流电动机的制造工艺更简单，成本更低。