专利名称：骨架式无刷直流电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种骨架式(skeleton)无刷直流(BLDC)电机，更确切的说，是涉及一种通过降低齿槽转矩来减小谐振噪音的BLDC电机。
背景技术：
图1是根据传统技术的骨架式BLDC电机的透视图，图2是根据传统技术的骨架式BLDC电机的剖视图，图3是图2沿III-III线剖开后得到的剖视图。
传统BLDC电机由以下部件构成用于电源接入的定子102；以一定间隔安装在定子102内周面上的转子104，其可通过与定子102连锁而转动；安装在转子104中央并且与转子104一同旋转的转轴106，用于向外界传输旋转力。
其内具有用于驱动转子104驱动电路的印刷电路板(PCB)108安装在定子102一侧，并且PCB108嵌入在PCB护罩110内。
定子102由定子铁心116构成，其中多层薄片叠置后铆合在一起，并且其中第一极靴112和能容纳转子104的第二极靴114形成一个整体；一对线圈架118和120固定于定子铁心116；一对线圈122和124分别缠绕在这对线圈架118和120上，电流交替导入这对线圈。
为了初始驱动，为了转子不与转子转矩是零的位置对准，相对于转子104的转动轴线对称分布的两个凹槽126分别形成在第一极靴112和第二极靴114。
如图4所示，转子104包括一端为北极另一端为南极的圆形磁体130，以穿过转子104中心径向形成的磁极分隔线为基准；安装在磁体130的内圆周面上并且使转轴106固定在其中心的磁体支架132。
转子104安装在电机壳体140内，用于支撑电机轴106的两个轴承142和144配置在电机壳体140内。
在PCB护罩110上还配备有用于探测转子14的旋转位置的位置探测器(未标出)，该位置探测器安装在探测器安装部分136。
根据传统技术具有上述构造的BLDC电机的操作过程如下所述。当电机通电后，位置探测器根据转子104上的磁极分隔线128的情况，对电机104的位置状况进行探测，然后在位置探测器的探测结果的基础上，将直流电源通到线圈32和34两者之一上。然后定子铁心116被激发，从而使磁体130旋转。然后，安装在磁体130上的磁体支架132也发生转动，从而固定在磁体支架132上的转轴106也开始旋转。
在这时候，利用凹槽126形成有相对于第一极靴112和第二极靴114的较大间隔，转子140不与转矩是零的位置对准。
但是，在具有上述机构的传统骨架式BLDC电机中，齿槽转矩会不可避免的产生，其中齿槽转矩为具有使得在与最小的磁能平衡的状态下运动的趋向的切向力。齿槽转矩产生于转子和定子之间的间隔处，而与电流大小无关。
另外，当在转子旋转过程中，磁极分隔线通过凹槽时，转子和定子之间的气隙大小会随之发生变化，从而使磁通密度发生变化。进而会产生高、低级别(degree)的齿槽转矩。而高级别的齿槽转矩是产生谐振噪音的主要来源之一，因此就会升高电机的工作噪音。
对如何降低噪音这个问题，目前已经进行了大量的研究并取得了一定进展，其基本实施方法有，改善磁体的磁性，或者是改变磁体的形状，以降低振动，但在降低齿槽转距的过程中，存在一个问题，就是低级别的齿槽转距会随着高级别的齿槽转距(第四级，第五级，...)一同降低。这就存在一个问题，因为电机的转动是需要一定级别的齿槽转距的，如果级别过低，便会降低电机性能。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种BLDC电机，它可以在保证电机性能的情况下，减少电机转动时所产生的高级别齿槽转距，从而减少电机产生的噪音。
为了达到这些和其他优点并且根据本发明的目的，这里举出了具体实施例，并进行描述。提供一种骨架式无刷直流BLDC电机，包括基于一条磁极分隔线分为南极和北极的转子；转子以一定气隙安装于其上的定子，该定子具有第一极靴、第二极靴和一对位于其内表面的凹槽，其中用于增大转子和凹槽之间的气隙的气隙形成部形成于磁极分隔线穿过的转子两端部分，该气隙形成部通过从圆形形状的上去除转子两端部分的一定宽度而形成。
本发明前述和其他的目的、特征、方面以及优点，从参考附图的本发明下列详细说明中将变得更明显。
附图提供本发明的进一步解释，并入并且组成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施例并和说明书一起用来解释本发明的原理。
在本附图中
图1是根据传统技术的骨架式BLDC电机的透视图；图2是根据传统技术的骨架式BLDC电机的横截面剖视图；图3是图2沿III-III线剖开后的剖视图；图4是根据传统技术的骨架式BLDC电机转子的主视图；图5是根据本发明骨架式BLDC电机的横截面剖视图；图6是图5沿VI-VI线剖开后的剖视图；图7是根据本发明骨架式BLDC电机的主视图；图8是示出本发明骨架式电机齿槽转矩和传统骨架式电机齿槽转距比较的图表；图9是示出本发明的高级别齿槽转矩和传统高级别齿槽转距比较的图表；及图10是示出本发明骨架式电机中噪音和传统骨架式电机所产生噪音比较的图表。
具体实施例方式
现在详细参考在附图中示出根据本发明的BLDC电机的转子的一个实施例。
根据本发明可提出多个BLDC电机的转子的实施例，下面将要说明的是其中最优选的一个优选实施例。
图5是根据本发明的一个实施例的骨架式BLDC电机的剖视图，图6是图5沿VI-VI线剖开后得到的剖视图。
本发明的BLDC电机包括电机壳体1；固定在电机壳体1内侧且用于电源接入的定子12；以一定间隔安装在定子12的内圆周面上的转子14，其通过与定子12连锁而转动；安装在转子14中心并与转子14一同转动的转动轴16，用于向外界传输旋转力。
其中具有用于驱动转子14驱动电路18的PCB18安装在定子10的一侧，并且PCB18嵌入在PCB护罩20内。在PCB护罩20上还配备有用于探测转子14的旋转位置的位置探测器(未标出)，并且该位置探测器容纳在探测器安装部分52中。
定子12包括定子铁心26，其中多层薄片叠置后铆合在一起，并且其中第一极靴22和用于容纳转子14第二极靴24形成为一体；一对固定在定子铁心26上的线圈架28和30；以及一对分别缠绕在这对线圈架28、30上的线圈32和34，电流交替传输到对线圈。
为了初始驱动，为了转子不与转子转矩是零的位置对准，相对于转子12的转动轴线对称分布的一对凹槽36分别形成在第一极靴22和第二极靴24处。
轴承50安装在转轴16和电机壳体10之间，从而可转动地支撑转动轴。
如图7所示，转子14包括碟状磁体42，以横穿转子14中心并将转子14分成两部分的磁极分隔线40为基准，分为北极和南极；固定在磁体42的内圆周面并且使转轴16固定在其中心的磁体支架44。
这里，转子14形成为圆形，由一个半圆形北极和一个半圆形南极构成。
通过切除转子14两端的部分形成气隙形成部60，磁极分隔线40也穿过该气隙，转子边缘距离圆形边的宽度为T。由于这个气隙形成部60，磁极分隔线通过处的转子14直径(L1)小于转子14相对磁极分隔线40旋转90度后的直径(L)。
优选的，气隙形成部60如此形成，使得转子14从磁极分隔线40通过的位置(L1)至相对磁极分隔线40旋转90度后的位置(L)，转子14的直径逐渐增大。另外，优选的，气隙形成部60向左右方向从圆周中心偏心1至1.5mm。
气隙当磁极分隔线40经过形成在定子12上的凹槽36时，气隙形成部60允许形成更大的气隙，从而可以减小高级别的齿槽转矩。
根据本发明具有上述构造的骨架式BLDC电机的操作过程将在下文中给予说明。
如果对电机通电，位置探测器对转子14的位置状况进行探测，然后在位置探测器的探测结果的基础上，驱动电路使直流电源输送到一对线圈32和34中的一个上。然后定子铁心26被磁化，并利用与转子14之间的相互作用力使转子14发生旋转。
在这时候，当南北极的分隔线，即磁极分隔线经过定子12的凹槽36时，由于转子14通过形成于转子14的气隙形成部60具有最大的气隙，从而减小高级别的齿槽转矩。
这里，齿槽转矩是一种具有使得在与最小磁能平衡的状态运动的趋向的切向力，它产生于转子和定子之间的气隙处，而与电流大小无关。由于相应于旋转角微小变化的磁能转化为一种正弦波，这就有效的降低了高级别齿槽转矩。从而可以降低谐振噪音。
图8是示出传统骨架式电机的转子齿槽转矩和本发明骨架式电机转子的齿槽转矩在旋转360度过程比较的图表。
如图8的曲线图所示，传统电机转子104的齿槽转矩测量值(P)与本发明电机转子14的齿槽转矩的测量值(R、Q)相比，可见第4等级或者更高等级的齿槽转矩、高频成分减小。
图9是示出本发明高等级的齿槽转矩和传统的高等级齿槽转矩的比较的图表。从中可以看出，本发明的齿槽转矩(B)要明显低于传统电机的齿槽转矩(A)。尤其是当大于等于4级谐振度以上时，本发明的齿槽转矩比传统电机的齿槽转矩降低了80％以上。
图10是示出本发明骨架式电机中产生的噪音和传统骨架式电机所产生噪音比较的图表。从中可以看出，本发明骨架式电机所产生的噪音要远远低于传统骨架式电机所产生的噪音。
根据本发明具有所述结构的骨架式BLDC电机，其转子被一条磁极分隔线分为南极和北极两部分，同时将转子两端、磁极分隔线穿过的部分切除一部分，从而形成气隙形成部，扩大位于定子上的凹槽和转子之间的气隙，就可以降低齿槽转矩，从而降低谐振噪音。
根据本发明的理念和主要特征，可以提出几种形式的实施例，可以理解的是，在不作特别说明的情况下，上述实施例并不仅限于前文所述的内容，可以在本发明所声明的权利要求范围内，对其进行任何修改，也就是说，所有修改、修正或等同内容，都应在本发明所声明的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种骨架式无刷直流电机，包括基于一条磁极分隔线分为南极和北极的转子；和转子以一定气隙安装于其上的定子，该定子具有第一极靴、第二极靴和一对位于其内表面的凹槽，其中用于增大转子和凹槽之间的气隙的气隙形成部形成于磁极分隔线穿过的转子两端部分。
2.如权利要求1所述的电机，其中通过将磁极分隔线穿过的转子两端部分从圆形形状上切除一定宽度而形成气隙形成部。
3.如权利要求1所述的电机，其中气隙形成部如此形成，即磁极线穿过处转子直径小于从磁极分隔线旋转90度处转子的直径。
4.如权利要求3中所述的电机中，其中气隙形成部如此形成，即从磁极分隔线穿过的转子直径到从磁极分隔线旋转90度的转子直径之间，转子的直径逐渐增大。
5.如权利要求1所述的电机，其中气隙形成部向左右两个方向从圆的中心偏心1至1.5mm。
6.如权利要求1所述的电机，其中电机是两极单相式电机。
全文摘要
一种BLDC电机，主要包括被一条磁极分隔线分为南极和北极两部分的转子；转子以一定气隙安装到其上的定子，该定子具有第一极靴、第二极靴和一对位于其内表面的凹槽，其中用于增大转子和凹槽之间的气隙的气隙形成部形成于磁极分隔线穿过的转子两端部分，从而当电机工作时，可以在保证自身性能的情况下，只降低电机驱动时所产生的高级别的齿槽转矩，从而降低谐振噪音。
文档编号H02K29/06GK1852010SQ20051006669
公开日2006年10月25日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者李镐在, 李东一, 申铉定 申请人:Lg电子株式会社