一种稳定可靠的永磁直流无刷电机的制作方法

本技术涉及食品加工加工领域，尤其涉及一种应用于食品加工机的永磁直流无刷电机。

背景技术：

1、传统的食品加工机多采用串励电机实现动力驱动，但串励电机的食品加工机在工作时转速差异大，空载噪音大，并且只能单向旋转，大大降低了现有食品加工机的使用体验。作为一种改善提供，现有的食品加工机通过使用永磁直流无刷电机来替代传统的串励电机，永磁直流无刷电机相较于串励电机旋转时没有碳刷噪音，电机功率密度高，使用寿命长，且轻薄、工作稳定，而逐步成为食品加工机的首选。

2、虽然永磁直流无刷电机是电机领域的一种通用技术，但应用在食品加工机领域时，受限于食品加工机的工作条件、产品大小体积、食品加工机的转速、功率、噪音及控制的需求，使得永磁直流无刷电机在食品加工机领域转化应用时，产生发较多的变化。通用的技术方案是，电机包括定子和转子，转子包括转子铁芯及永磁体，永磁体嵌在转子铁芯内，转子铁芯两端设置固定板，再设置沿轴向穿过转子铁芯的固定件，以将固定板、转子铁芯及永磁体固定。如cn202211422868.1公开一种食品料理机的电机，转子包括前塑料挡板、后塑料挡板、转子铁芯、多个磁铁，前塑料挡板、后塑料挡板分别安装在转子铁芯的前端、后端。但这样的技术方案中，电机各个部件相互组装而成，组装过程中存在装配误差，使得电机的稳定性降低，并且长时间工作后，各个部分之间受到震动冲击等影响，误差进一步扩大，而使得电机的工作稳定性进一步降低，影响食品加工机的使用寿命及使用体验。

3、作为一种改善，如cn202120856590.3公开一种食物处理机的电机，转子组件为嵌入式永磁铁，包括转子铁芯、插接于转子铁芯的永磁铁以及塑料架。塑料架为注塑件，一体包覆于转子铁芯和永磁铁上。这样的方式，利用塑料架一一体注塑以将永磁铁和转子铁芯完全包裹，能够部分解决前述方案中各个组件工作不稳定的技术问题。但是，这样的技术方案中，对于转子组件的整体强度并没有更好的提升，尤其是需要注意的是，这样的设置方式，并不能有效的改善转子与定子之间的气隙距离，进而并不能更好的改善电机自身的运行性能，而这样的技术问题，也是现有技术中并没有涉及到的。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种稳定可靠的永磁直流无刷电机，能够在充分提升电机转子的平稳性的前提下，同步优化转子与定子的配合气隙，改善转子自身磁场分布、转子与定子之间的磁场分布，进而使电机的转子达到最优的组合方案。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种稳定可靠的永磁直流无刷电机，包括永磁直流无刷电机及由所述电机驱动的加工组件，所述电机包括定子及转子，所述转子包括转子铁芯及永磁体，其特征在于，所述转子铁芯的外缘内侧设有供所述永磁体插接的安装槽，所述安装槽为偶数个且沿所述转子铁芯周向依次设置，所述转子铁芯外缘与所述永磁体相对位置设有向外凸出的转子凸极，相邻转子凸极之间形成凹槽，所述转子还包括设置在所述转子铁芯外且一体成型的固定笼，所述固定笼包括位于所述转子铁芯两端的端板及位于转子铁芯外侧壁且连接两端的端板的固定柱，所述固定柱位于所述凹槽处且所述固定柱的外径不大于所述转子凸极外径。

3、优选的，所述端板外缘还设有稳定筋，所述稳定筋呈环形并沿所述转子的轴向向所述端板的外部延伸，所述固定柱连接两端的所述稳定筋。

4、优选的，所述稳定筋的周侧壁或顶壁设有稳定孔。

5、优选的，所述转子铁芯设有位于所述安装槽内侧且沿轴向贯通的连接孔，所述固定笼包括位于连接孔且连接两端的端板的连接柱。

6、优选的，所述安装槽的内侧壁设有定位槽，所述固定笼包括位于所述定位槽且连接两端的端板的定位柱，所述定位柱与所述永磁体贴合。

7、优选的，单个所述固定柱在周向形成的夹角为α，单个所述转子凸起在周向形成的夹角为β，1/4≤α/β≤1/2。

8、优选的，所述固定柱的外径为d，所述转子凸极的外径为d，d-d≥1mm。

9、优选的，所述安装槽两端设有空腔，所述转子位于相邻两个安装槽的空腔之间部分形成隔磁桥，所述隔磁桥延伸部分与所述转子半径的延伸线的夹角为θ，30°≤θ≤80°。

10、优选的，所述转子铁芯包括铁芯本体及转子凸极，所述转子凸极通过所述固定柱固定于所述永磁体外侧，所述安装槽两端设有空腔，所述固定柱穿过所述空腔并连接相邻两个安装槽的空腔以形成位于两个永磁体之间的隔磁桥。

11、优选的，所述转子还包括与所述固定笼一体成型的风扇，所述风扇沿位于所述电机末端的端板径向向外延伸，所述风扇包括扇体及扇叶。

12、采用上述方案后，本实用新型具有如下优势：

13、1.本技术将永磁体设置在所述转子铁芯的外缘且沿周向依次设置，相邻永磁体的n极和s极相领设置，可以获得正弦度更好的反电势波形，使得转子在磁极切换时更平滑，避免永磁体沿径向设置时磁极切换行程过短带来的抖动，进而保证应用本技术所述电机的食品加工机的运行更加平稳可靠，还能减少噪音的产品。在转子铁芯外缘设置与永磁体相对的转子凸极，并在相邻转子凸极之间形成凹槽，利用凹槽在相邻永磁体之间形成隔磁桥，最大限度的减少相邻永磁体之间在转子内的磁通量，充分保证永磁体的磁力线能够穿过定子，进而提升电机的工作效率。同时转子凸极还可提升转子对永磁体的固定强度，并通过永磁体来缩减转子与定子之间的气隙，如此，定子与转子铁芯之间的气隙呈现不均匀分布，自转子铁芯的转子凸极顶部向所述凹槽的底部，气隙逐渐增大，在凹槽底部最大，然后再逐步减小，使气隙呈现类似正弦分布，反电势曲线平滑，降噪电机运转的纹波转矩，提升电机运行的平稳必，降噪噪音及振动。

14、固定笼一体设置，能够充分对转子进行包裹定位，提升永磁体与转子铁芯之间的配合可靠性，还避免永磁体与转子铁芯长周期运行时在冲击作用下的移位，保证电子在长生命周期内性能稳定可靠。由于永磁体与转子铁芯的安装槽之间通过一体式的固定笼进行固定，不必再在永磁体与安装槽之间设置胶水等来对永磁体进行固定，还避免了胶水泄漏对电机转子及定子的影响。

15、固定笼在凹槽处设置固定柱来对转子进行整体的包裹，增加固定笼自身的强度，使得固定笼能够更好的对转子铁芯及永磁体进行固定限位，避免现有技术中固定笼仅依靠中心的连接柱固定连接时周缘承受较大的离心力产生变形而影响固定笼的强度。利用两端的端板覆盖所述永磁体并与所述固定柱形成侧壁开口的圆柱形，以使所述固定笼对所述转子铁芯进行完全包裹并形成回转体，转子在高速旋转过程中能够保持更好的动平衡。进一步的，固定柱的外径不大于转子凸极的外径，以使所述转子凸极由所述开口伸出，保证转子凸极与定子之间的气隙足够小。如此，转子凸极、凹槽与固定柱之间，相互配合以增加转子之间的强度，且同时相互之间通过改变永磁体与定子之间的气隙，无刷电机的工作平稳可靠，三者之间达到一种稳定的平衡，使无刷电机处于最优的工作状态。优选的，所述固定柱的数量大于1个，例如所述固定柱的数量与所述凹槽数量相同，或者所述固定柱的数量为所述凹槽数量的约数个，且所述固定柱设置为旋转对称，如此设置，使得固定柱在转子工作时均衡性更好，同时，对称设置的固定柱也使得气隙呈现对称的类正弦分布。

16、2.在端板的外缘设置稳定筋，稳定筋呈环形并沿转子的轴向向端板的外部延伸，固定柱连接两端的稳定筋。利用稳定筋来增加固定笼的转动惯量，使转子在工作时平稳可靠，而将稳定筋设置在端板的外缘，即增加了稳定筋的转轴半径，使得在转子直径固定的前提下，转动惯量达到最大态，易于保持转子的稳定。同时利用稳定筋来将固定柱进行连接，强化了固定笼各个部件之间的连接强度，避免固定柱与端板之间在高速运行时承受离心作用而断裂，保证电机的可靠性。

17、3.在稳定筋的周侧壁或顶壁来设置稳定孔，用于调节转子的动平衡，而由于稳定筋处于转子的半径可设置最大处，设置较小量的稳定孔，即可调节较大量的转动惯量，进而使得转子动平衡性更好。同时，由于一体设置的固定笼通常由不导磁塑料制成，在其结构上设置稳定孔，不会影响转子的磁力线分布，保证转子与定子之间的磁性气隙稳定可靠。

18、4.进一步在转子铁芯设置连接孔，并相应的在固定笼设置连接柱，强化固定笼自身的强度，还使得固定笼对转子铁芯的起到更好的固定限位作用。

19、5.进一步在安装槽的侧壁设置定位槽，当固定笼与转子铁芯及永磁体一体成型时，流体通过通过定位槽与永磁体及转子铁芯充分接触融合，强化对永磁体的固定限位效果。同时，通过定位槽对永磁体的贴合固定，能够推动永磁体处于预设位置，以永磁体及转子处于与定子最佳的磁性配合状态。

20、6.固定柱填充所述转子凸极之间形成的凹槽，以使固定笼和所述转子铁芯构成的组件在外径接近于圆柱体，以使转子与定子之间间隙稳定。由于本技术所述食品加工机通常应用于高速运行状态(转速位于10000转/分以上)，过大的包裹角度(即固定柱在周向形成的夹角)设置过大，则会导致转子气隙减小、不易加工且工作状态不稳定，固定柱在高速离心作用下，还容易与定子产生摩擦。如果设置过小，无法有效起到固定的作用，还会使得凹槽与定子之间气隙过大，易于产生噪音。

21、7.同样的，在能够保证固定柱及固定笼结构稳定可靠的前提下，可尽量压缩固定柱与转子凸极之间的外径差，使得转子组件外形接近于圆柱体，但这必然会导致固定笼与转子铁芯的生产难度增加，并且电机的寿命无法保证，或者会使得电机的成本大大提高。设置转子凸极与固定柱的外径差不小于1mm，能够充分保证转子工作稳定、磁性气隙稳定可靠的前提下，使转子易于生产制造。

22、8.由于转子铁芯设置安装槽，并在安装槽的外部形成转子凸极，使得转子凸极在高速旋转工作时，承受到较大的离心力，转子凸极与转子铁芯本体之间通过隔磁桥进行连接。一方面，隔磁桥会使得相邻两个永磁体之间通过转子铁芯磁性传递，因此，需要尽量压缩隔磁桥的尺寸，以减少相邻两个永磁体通过隔磁桥连接能磁能量；但另一方面，过小的尺寸会使得隔磁桥的强度无法承受转子凸极的离心力，而使得转子凸极在隔磁桥处断裂或变形，从而影响电机的正常使用。将隔磁桥设置夹角θ，如此，将转子凸极对隔磁桥产生的横向作用力，转化为对隔磁桥在轴向的作用力，以减少离心力对隔磁桥的影响，实现进一步减少隔磁桥尺寸的目的。

23、9.将转子凸极与铁芯本体分体设置，相邻的永磁体之间不必再通过铁芯传递磁力，使得永磁体之间的磁力传递最大限度的通过定子，以提升电机的工作效率。在安装槽两端设置空腔，并利用固定柱来填充空腔并固定转子凸极，保证转子凸极正常工作，并保证转子的稳定可靠。

24、10.将风扇与固定笼一体成型，利用风扇来对电机产生降温的气流，使转子和定子实现快速降温。而一体设置，保证了风扇强度，还避免了风扇再通过与转子之间组装时产生的误差，提升转子自身工作的稳定可靠。