阅读说明：本技术 一种具有分数槽的直流无刷外转子电机 (Direct-current brushless outer rotor motor with fractional slots ) 是由 左宜 计佰强 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有分数槽的直流无刷外转子电机,其特征是,包括定子、转子、转轴,所述转子设置在定子内部与定子同轴设置,所述定子由定子齿、定子槽和缠绕在定子齿上的绕组组成,转子铁芯外周面表贴有若干钕铁硼永磁磁钢,所述若干钕铁硼永磁磁钢呈海尔贝克阵列分布。转子铁芯表贴表钕铁硼永磁磁钢,并且钕铁硼永磁磁钢采用海尔贝克阵列排布,有效提高电机功率密度和永磁体利用率。钕铁硼永磁磁钢每极槽数为不可约的真分数,减小虚拟单元电机数目,从而达到降低电机脉动的效果。钕铁硼永磁磁钢外表面设有碳纤维磁钢固定层,对高速运转中的磁钢离心力有冲抵作用,提高电机稳定性和使用寿命。(The invention discloses a direct-current brushless outer rotor motor with fractional slots, which is characterized by comprising a stator, a rotor and a rotating shaft, wherein the rotor is arranged inside the stator and is coaxial with the stator, the stator consists of stator teeth, stator slots and windings wound on the stator teeth, a plurality of neodymium iron boron permanent magnet steels are pasted on the outer peripheral surface of a rotor iron core, and the neodymium iron boron permanent magnet steels are distributed in a Halbach array. The surface of the rotor core is pasted with the surface neodymium iron boron permanent magnet steel, and the neodymium iron boron permanent magnet steel is arranged in a Halbach array, so that the power density of the motor and the utilization rate of the permanent magnet are effectively improved. The number of each pole slot of the neodymium iron boron permanent magnet steel is irreducible, so that the number of virtual unit motors is reduced, and the effect of reducing motor pulsation is achieved. The outer surface of the neodymium iron boron permanent magnet steel is provided with a carbon fiber steel fixing layer which has an impact effect on the centrifugal force of the steel magnet in high-speed operation, so that the stability of the motor is improved and the service life of the motor is prolonged.)

一种具有分数槽的直流无刷外转子电机

技术领域

本发明涉及电机磁路领域，尤其涉及一种具有海尔贝克阵列的直流无刷内转子电机。

背景技术

现有的洗衣机小家电所用的电机一般为DD电机和BLDC电机，DD电机和BLDC电机均为直流无刷电机，而BLDC电机的驱动原理为用皮带连接电机和负载装置，即小轮带动大轮。但是皮带传动会导致电机转动存在反向间隙、惯性、摩擦力以及刚性不足而导致能量损耗大，电机效率低的问题；DD电机为业内先进水平的发展方向，DD电机与被动工件之间直接采取刚性连接，无需丝杆、齿轮、减速及等中间环节,最大程度上避免了传动系统存在的反向间隙、惯性、摩擦力以及刚性不足的问题。但是DD电机由于结构改变，需要改变传统生产企业如洗衣机安装模式，成本付出较高，且DD电机没有皮带的变速比，存在加速度低，上高速比较困难即电机功率密度低、转矩脉动大的问题。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种方便调速的直驱电机”，其公告号“CN212323852U”，包括，包括直驱电机本体，所述直驱电机本体顶部和底部的右侧均设有固定杆，所述直驱电机本体的右侧设有机盖，所述机盖的顶部和底部均设有卡箱，所述固定杆的右侧位于卡箱的内箱，所述卡箱的内腔设有移动板，所述卡箱内腔的两侧均开设有与移动板相适配的滑槽，所述移动板顶部的两侧与卡箱的连接处均套设有弹簧，所述移动板的顶部设有拉杆，所述拉杆的顶部贯穿并延伸至卡箱的顶部，所述拉杆的顶部设有拉环。但是上述方案通过在电机顶部和底部安装便于拆卸的结构来便于工作人员对电机进行维修，在本质上并没有提升电机的功率性能，直驱电机依旧存在加速度低、上高速困难，电机功率密度难以突破，转矩脉动大导致电机振动和噪声的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的直驱无刷电机的电机功率密度难以突破，电机加速度低上高速困难且电机振动和噪声难以降低的问题，提供一种具有分数槽的直流无刷外转子电机。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种具有分数槽的直流无刷外转子电机，包括电机定子和同轴设置在电机定子外侧的电机转子，所述定子由定子齿、定子槽和缠绕在定子齿上的绕组组成，所述外转子内周面均匀分布有若干磁钢槽，所述外转子磁极由分别嵌入若干磁钢槽的若干钕铁硼永磁磁钢组成，所述若干钕铁硼永磁磁钢呈海尔贝克阵列分布。使输出波形趋向完美正弦波，大大削弱谐波磁势的影响，有效提高永磁同步风力发电机的功率密度和永磁体利用率。

作为优选，所述若干钕铁硼永磁磁钢之间等角间距排列，相邻的两两钕铁硼永磁体之间的磁化夹角相等，且相邻的两个钕铁硼永磁磁钢之间的磁化夹角不大于45°。海尔贝克磁钢阵列进一步提高励磁磁场来增大电机转矩密度，提高电机性能。

作为优选，钕铁硼永磁磁钢每极槽数满足q=z/2pm，q为除不尽的分数，

其中，m为相数，2p为磁极数，z为定子槽总数。采用分数槽有效削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波电势，改善电动势波形，减小了因气隙磁导变化引起的每极磁通的脉振幅值，减少了磁极表面的脉振损耗。

作为优选，所述磁钢槽截面为扇环形，扇环形的外侧面为弧面，扇环形的内侧面为平面，磁钢槽内侧面两端角处设有对称倒角，相邻两个磁钢槽之间设有Y形隔磁槽，所述隔磁槽开口端朝向定子外周面。隔磁槽减少充磁时磁力线通过两相邻永磁体的极间隔磁位置形成通路，改善磁密波形。

作为优选，所述钕铁硼永磁磁钢径向宽度大于圆周方向宽度，所述钕铁硼永磁磁钢的横截面与磁钢槽截面形状相同。钕铁硼永磁磁钢的截面为扇环形，扇环形的外侧面为弧面，扇环形的内侧面为平面，磁钢槽内侧面两端角处设有对称倒角，使钕铁硼永磁磁钢内侧面与磁钢槽内侧面形成凸极结构，有效提高电机转矩。

作为优选，所述磁钢槽内环的端面设有第一镂空窗，所述相邻两磁钢槽相对的端面上设有第二镂空窗。在增强磁钢的机械可靠性的同时减少磁路损耗，进一步提高电机效率。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）本发明将海尔贝克阵列应用到外转子电机上，有效提高电机功率密度和永磁体利用率。（2）钕铁硼永磁磁钢每极槽数为不可约的真分数，减小虚拟单元电机数目，从而达到降低电机脉动的效果。（3）采用磁钢槽嵌入式固定磁钢，并在磁钢槽上设置镂空窗，在增强磁钢的机械可靠性的同时减少磁路损耗，进一步提高电机效率。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是本发明一实施例截面结构示意图。

图中：1、转子 2、磁钢槽 3、定子 4、定子槽 5、钕铁硼永磁磁钢 6、定子齿 7、倒角8、隔磁槽 9、第一镂空窗 10、第二镂空窗。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例：

如图1~2所示一种具有分数槽的直流无刷外转子电机，

包括电机定子和同轴设置在电机定子外侧的电机转子1，所述定子由定子齿6、定子槽4和缠绕在定子齿6上的绕组组成，所述外转子1内周面均匀分布有若干磁钢槽2，磁钢槽2截面为扇环形，扇环形的外侧面为弧面，扇环形的内侧面为平面，磁钢槽2内侧面两端角处设有对称倒角7，相邻两个磁钢槽2之间设有Y形隔磁槽8，所述隔磁槽8开口端朝向定子外周面。隔磁槽8减少充磁时磁力线通过两相邻永磁体的极间隔磁位置形成通路，改善磁密波形。

所述外转子1磁极由分别嵌入若干磁钢槽2的若干钕铁硼永磁磁钢5组成，所述若干钕铁硼永磁磁钢5呈海尔贝克阵列分布。若干钕铁硼永磁磁钢5之间等角间距排列，相邻的两两钕铁硼永磁体之间的磁化夹角相等，且相邻的两个钕铁硼永磁磁钢5之间的磁化夹角不大于45°。钕铁硼永磁磁钢5径向宽度大于圆周方向宽度，所述钕铁硼永磁磁钢5的横截面与磁钢槽2截面形状相同。钕铁硼永磁磁钢5的截面为扇环形，扇环形的外侧面为弧面，扇环形的内侧面为平面，磁钢槽2内侧面两端角处设有对称倒角7，使钕铁硼永磁磁钢5内侧面与磁钢槽2内侧面形成凸极结构，有效提高电机转矩。

磁钢槽2内环的端面设有第一镂空窗9，所述相邻两磁钢槽2相对的端面上设有第二镂空窗10。在增强磁钢的机械可靠性的同时减少磁路损耗，进一步提高电机效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了转子、定子、磁钢槽、海尔贝克阵列、隔磁槽等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。