一种直流无刷电机磁路结构及其永磁体内嵌式转子的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有非机械换向装置的电机及其磁路零部件，尤其涉及一种应用磁效应装置的直流无刷电机及其永磁体内嵌式转子的磁路零部件结构。
【背景技术】
[0002]直流无刷电机的基本结构是由电子开关换相装置、永磁式同步电动机以及位置传感器三者组成的，位置传感器将转子磁铁位置变换成电信号去控制电子开关换相装置，使定子的相电流随转子位置的变化而按正确的次序换相。这样才能让电子磁场随转子的旋转不断地变化、产生与转子转速同步的旋转磁场，用最大转矩推动转子旋转。无刷电机最常用的位置传感器是磁敏位置传感器，磁敏元件的主要工作原理是电流的磁效应，主要是霍尔效应或磁阻效应。采用磁敏位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件(如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁敏电阻器或专用集成电路)装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。中国发明专利申请“直流无刷电机霍尔装置装配结构”(中国发明专利申请号200810062945.0，公开号CN101388591A)公开了一种直流无刷电机霍尔装置装配结构，属于电机生产制造的技术领域。它包括线路板，通过霍尔引脚焊接固定在线路板上的霍尔及与定子冲片固定的线圈骨架，其特征在于所述线圈骨架外圈端部和线路板之间形成相互配合的安装孔，所述线路板对应于安装孔部位至少一个表面嵌设有金属片，所述安装孔穿过金属片；所述线圈骨架外圈端部还形成有预定位销，所述线路板上设有与预定位销相应的预定位孔，以保证线路板对应于安装孔的部位不开裂，防止线路板因开裂而报废，该安装结构虽然解决了霍尔元件的定位问题。但是，该结构的霍尔位置传感器一般安装在相应的定子槽隙间，且安装高度不高于定子，霍尔位置传感器与转子永磁体磁极的间距较大，这一安装方式存在如下问题:
[0003]1、霍尔位置传感器容易受定子的磁场干扰，特别是大功率的应用场合；
[0004]2、当采用内嵌永磁体转子时，因为转子两磁极间的分界线不整齐、明晰，容易造成霍尔信号抖动，进而影响电机运转平顺和工作效率；
[0005]3、霍尔位置传感器容易受定子的高温影响，特别是大功率的应用场合；
[0006]另一方面，为了减少漏磁系数，增加永磁材料的利用率，现有的永磁无刷电机一般会采用隔磁措施，即在内置永磁体的左右两端布置隔磁气隙。中国发明专利“永磁体转子及其生产方法”(中国发明专利号ZL01121704.9，授权公告号CN1201463C)公开了一种转子铁心内嵌有永磁体的永磁体转子，包括:里面嵌有所述永磁体的狭缝；和在所述狭缝的纵向末端内侧靠近其纵向中部的位置设置的跨接部分，该跨接部分跨接所述转子铁心的相对于各个狭缝的径向靠外部分和径向靠内部分；所述狭缝的纵向末端开在所述转子铁心的外圆周面。中国发明专利申请“一种内嵌式正弦型面永磁电机转子”(中国发明专利申请号201210316633.4，公开号CN102857000A)公开了一种内嵌式正弦型面永磁电机转子。该发明在转子表面绕轴设置有若干连续相接的弧形凸起，根据相邻凸起相交点与转子轴心的连线将转子划分成若干等分的区域，在每个区域内分别设置有两个呈倒八字形排布的槽体，在槽体内插置有永磁体。但是，现有永磁体内嵌式转子的隔磁气隙ω和冲片边距b存在磁路结构突变，如图9和图10所示，引起局部磁密流向、磁密突变现象，这又会导致另外两个问题:
[0007]1、每个磁极的表磁波形为马鞍形，如图11中的m0所示，而且峰谷点相差较大，从而导致电机的转矩波动，影响电机运转的平顺性。
[0008]2、两磁极交界处出现两个表磁凸波，如图11中的t所示，这种由磁路结构性缺陷引起的表磁凸波，会使磁敏位置传感器(例如霍尔元件)的信号抖动，这又进一步造成电子开关换相装置输出的驱动波形畸变，导致电机输出转矩波动增加，运转噪音和震动增大，电机运转效率下降，损耗增加。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是要提供一种新型直流无刷电机结构，能改善因转子表面两磁极间的分界线不整齐、明晰，造成霍尔位置传感器信号抖动的问题，而且可以有效减少霍尔位置传感器受定子磁场、温度的影响，进而提高电机运转的平顺性和可靠性。
[0010]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0011]一种直流无刷电机磁路结构，包括定子铁芯5，由转子冲片30叠压而成的转子铁芯3，嵌装在转子铁芯3内部的永磁体1，以及用于检测转子磁场变化实现换向控制的磁敏传感器4 ;所述转子铁芯3的长度与定子铁芯5的长度一致，其特征在于:
[0012]所述永磁体I的长度大于转子铁芯3的长度，所述的永磁体I至少有一端伸出转子铁芯3的端面，形成永磁体I的伸出部；
[0013]所述的磁敏传感器4设置在转子铁芯3 —端，位于靠近永磁体I的伸出部、远离定子磁场干扰的位置；所述的磁敏传感器4通过感应永磁体I伸出部的磁场变化检测转子旋转的位置。
[0014]本发明的直流无刷电机磁路结构的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的磁敏传感器4立装在线路板41上，其感应部位靠近永磁体I的伸出部的外侧，在转子旋转时感应永磁体I伸出部外侧的磁场变化。
[0015]本发明的直流无刷电机磁路结构的一种更好的技术方案，其特征在于所述的磁敏传感器4平贴在线路板41上，其感应部位靠近永磁体I端面的位置，在转子旋转时感应永磁体I端部的磁场变化。
[0016]本发明的直流无刷电机磁路结构的一种改进的技术方案，其特征在于所述永磁体I伸出转子铁芯3两端的伸出部的长度相同。
[0017]本发明的直流无刷电机磁路结构的一种进一步改进的技术方案，其特征在于所述转子铁芯3的两端设有永磁体前端盖12和永磁体后端盖11 ;所述的永磁体I穿过转子铁芯3,通过永磁体前端盖12和永磁体后端盖11,固定在转轴31上构成一体化的直流无刷电机的转子。
[0018]本发明的另一个目的是要提供一种使用上述直流无刷电机磁路结构的新的内嵌永磁体转子，能改善每个磁极的马鞍形现象，使波形趋于平缓，并且能有效抑制两磁极交界处出现的两个表磁凸波，从而显著地改善电机的整体性能，使电机输出力矩更平顺、运转效率更高、震动更少。
[0019]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0020]一种使用上述直流无刷电机磁路结构的永磁体内嵌式转子，包括由转子冲片30叠压而成的转子铁芯，均布设置在转子冲片30的圆周上的P对永磁体槽2，分别嵌装在各永磁体槽2中的P对永磁体1，其中P为大于或等于I的整数；所述的转子冲片30的外弧为标准圆弧；其特征在于:
[0021]所述的永磁体I的两端均向内倾斜一倾角Q，其中，Q=5°?20° ;
[0022]在每个永磁体槽2的两端各设有一个隔磁槽20 ；
[0023]在永磁体槽2两端与隔磁槽20的分界处，设有固定永磁体I的定位凸台21。
[0024]本发明的永磁体内嵌式转子的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的隔磁槽20的形状为沿永磁体I的端面延伸的圆角条状空间；所述的圆角条状空间由与永磁体I的端面基本平行的直线，以及连接在所述直线两端到永磁体槽2之间的平滑曲线构成；两相邻的隔磁槽20之间留有扇形的冲片连接区22。
[0025]本发明的永磁体内嵌