专利名称：无传感器的无刷直流电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无传感器的无刷直流电机，它能够通过励磁线圈中感应的电压检测电机的角度位置和转子的转速。本发明尤其涉及这样一种无传感器的无刷直流电机，它产生的感应电压几乎没有脉动。
通常，一个无刷直流电机包括一个圆柱型的定子，定子上绕有励磁线圈，还包括一个安排在定子中的可旋转的转子。
图6是一个无刷直流电机的截面视图。如图所示，该电机具有一个绕有励磁线圈53的定子51和一个转子61，转子61可转动地安装在定子51之中。转子61包括一个轭铁(york)62，轭铁有4个凸极63，沿其圆周径向向外凸出。凸极63的对应区中有一些槽64，4个永久磁铁65分别被插在槽64中。
在这种无刷直流电机50中，转子60的旋转是因为永久磁铁65和励磁线圈53所感应的电磁场之间的相互作用而引起的。这是，转子61的角度位置需要检测以便控制转子的启动和旋转速度。因此，在一般的无刷直流电机中，都要设置位置传感器(图中未示出)用于检测转子61的角位置。
但是，位置传感器会引起无刷直流电机总体积增加。因此，对于小尺寸的设备，一般采用较小的无传感器直流电机，其中转子的角位置是通过励磁线圈中感应的电压进行检测的，而不是用位置传感器检测的。
不过，在这种传统的无传感器无刷直流电机中，如图7的波形图所示，感应电压的峰值部分中存在脉动70，这是因为在各永久磁铁之间的角度比较大引起的。感应电机中的脉动干扰电机角位置的精确测量，产生不规则的转速图形，效率降低，并产生振动和噪音。
本发明克服了上述传统技术的缺点。
本发明的目的是提供一种无刷直流电机，在它的励磁线圈中感应出的电压几乎没有脉动而是一个近似的正弦波，所以能够精确地检测角位置。
为了实现上述目的，本发明的无传感器无电刷的直流电机包括一个绕有励磁线圈的圆柱形的定子；一个转子，可旋转地安装在定子之中。转子包括，一个轭铁，它具有8个凸出的极，八个凸出的极沿圆周等角度布置，沿径向向外延伸，各凸极区中形成有轴向的槽；一组永久磁铁分别被插入到各槽之中。
轭铁最好是坚实的，它具有一个基本为圆柱体的轮廓。并且，轭铁是通过层压一组钢片而形成的，并且，通过型板很容易把凸极和槽作在圆周附近。
而永久磁铁可以是扁平形状。
本发明的上述目的和其它优点通过参照附图对最佳实施例的详细描述将变得十分清楚。其中，
图1是本发明的无传感器无刷直流电机的截面图；图2是转子的透视图；图3是图2的平面图；图4是本发明无传感器无刷直流电机中的感应电压的波形图；图5是比较本发明直流电机的旋转速度和传统的无传感器无电刷直流电机的转速的曲线图；图6是一个无刷直流电机的平面截面图；图7是一个传统的无传感器无刷直流电机中感应电压的波形图。
图1是本发明的无传感器无电刷直流电机的截面图。图2是其转子的透视图，图3是图2的平面视图。
在这些图中，本发明的无传感器无刷电机包括一个圆柱形定子3和一个旋转地安装在定子3中的转子21。
定子3包括一个圆柱形边壁5和一个前壁，一个后壁(两者都未示出)，它们用于封闭边壁5的两端。圆柱体边壁5具有一组向内凸部7，它们在径向方向以预定角度间隔沿圆周分布。向内的凸部7形成磁极铁芯，铁芯上绕有励磁线圈9，在该最佳实施例中，共有6个磁极铁芯。在前壁和后壁分别有一个轴孔(未示出)，用于安装旋转轴23。
转子21包括一个轭铁31，它具有一组凸极27，凸极沿圆周在径向方向向外凸出，在凸极27的各个区中形成有槽64，旋转轴23沿轴向穿过轭铁31，每个永久磁铁29插入到凸极27之中。轭铁31是通过层压一组高导磁率钢片33而形成的。
该高导磁率钢片33是硅钢片，每个钢片33有一个中心孔47，用来安装旋转轴23，它还具有8个凸极27，它们等间隔地沿圆周分布并沿径向方向向外凸出。每个凸极27具有一个槽45，用来接纳永久磁铁29。在钢片33的凸极27之间有一个凹部41形成沟槽，在组装的时候防止漏磁通。每一个钢片33有一组位置保证槽43。通过与位置保证槽的匹配而层压钢片33。
一组钢片33层压在一起就形成轭铁31。当钢片33被层压以后，各中心孔就通过中心区而彼此贯通，各个槽45通过对应的凸极27而彼此贯通且平行。旋转轴23被插入到中心孔47中，一个键插入到键孔25中，把轴固定到轭铁31上。旋转轴23的一端安装在后壁的轴孔(未示出)中，旋转轴23的另一端穿过前壁的轴孔(未示出)并向外延伸。一个轴承位于轴孔和旋转轴23之间，于是转子21就能转了。
同时，在凸极27中形成的每个槽45容纳一个永久磁铁29，永久磁铁29最好是用铁氧体制做，它有很高的磁通密度。永久磁铁29具有一个N极和一个S极。N极和S极交替地布置，与励磁线圈53对应。在图中，标号47是一个转子盖组装孔，用于固定一个转子盖13，以便防止永久磁铁29脱离。
在本发明的无传感器无刷直流电机1中，各磁场产生一组磁通，从N极出发而返回到S极，这些磁场分别形成在8个凸极27上的。在这种情况下，凹槽41用于防止磁通从N极出发而返回S极的途中向两旁扩散。因此，对于图7的传统的无传感器无刷电机而言，本发明电机1中的磁通分布就更密集且更均匀。大部分磁通通过定子3的磁极铁芯7上绕制的励磁线圈9，同时一个小磁通可能被引导到永磁铁29上。通过励磁线圈9的磁通在励磁线圈9中感应出一个电压。
图4是本发明无传感器无刷电机感应的电压的波形图。在本发明的无传感器无刷电机中，一个稳定的电压通过在8个凸极27周围形成的密集的和均匀分布的磁通而在励磁线圈9中被感应出来。如图所示，波形图中脉动已经被消除了，而是一个接近正弦波的交流电流。由于是稳定的感应电压，转子21的角位置便可以被精确地检测，从而提高了控制效率。
图5是比较本发明的无传感器无电刷直流电机的转速和传统的无传感器无刷电机的转速的曲线图。曲线A表示传统的4极无传感器无电刷直流电机的转速，而曲线B表示本发明的8极直流电机的转速。由图可见，在本发明的转子21中转速是通过8个永久磁铁29的均匀分布磁场和励磁线圈9的电磁场之间的相互作用而产生的。
同时，上述图解的本发明的最佳实施例中，8个电极被运用到无传感器的无刷直流电机中，但是，8个电极也同样可以用于一个无刷直流电机中。
根据本发明的上述描述，均匀分布的磁通就形成在八个凸极周围，因此稳定的电压就被感应出来，从而转子的角位置可以被准确测量，由此而提高了输出功率和控制的准确性。
权利要求
1.一种无传感器无刷直流电机，它包括一个具有励磁线圈的圆柱体定子，一个可旋转地安装在上述定子中的转子，上述转子包括一个轭铁，它具有8个凸极，8个凸极等角地沿圆周分布，并沿径向向外伸出，它具有槽，槽沿轴向形成在上述凸极的区域中，一组永久磁铁分别插入上述槽中。
2.一种如权利要求1所述的无传感器无刷电机，其中轭铁基本上为圆柱体形状。
3.一种如权利要求1的无传感器无刷电机，其中上述轭铁是通过层压一组钢片形成的，上述凸极和上述槽相邻于上述钢片的圆周形成。
4.一种如权利要求1的无传感器无刷直流电机，其中上述永久磁铁是扁平状。
全文摘要
一种无传感器无刷直流电机,包括有励磁线圈的圆柱形定子和可旋转地安排在定子之中的转子。转子包括一个轭铁,它具有至少8个凸极,沿圆周等间隔分布、并沿径向方向凸出,它还具有沿轴向在凸极区内形成的槽。永久磁铁分别插入这些槽中。因此,集中并均匀分布的磁通就形成在8个凸极周围,并在励磁线圈中感应出一个稳定的电压,从而转子的角位置可以被准确地检测,从而控制精确,输出效率和功率也得到提高。
文档编号H02K1/27GK1195916SQ98108008
公开日1998年10月14日 申请日期1998年4月2日 优先权日1997年4月2日
发明者金孝锡 申请人:三星电子株式会社