一种外转子永磁无刷电机磁路结构及其装配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及外转子永磁无刷电机，具体涉及外转子永磁无刷电机的磁路结构及其装配方法。
【背景技术】
[0002]现有的外转子永磁无刷电机一般米用电机外壳作为机械输出端，例如电动自行车轮毂电机、曳引机、风扇电机、以及电动执行机构等，磁钢通常按照其极性，按N、S交错粘贴在机壳内圆上，但受加工工艺限值，磁钢的尺寸都有一定的公差范围，相邻两块磁钢间会有一定的间隙，由于相邻两块磁钢极性相反，安装时，相邻两块磁钢会吸在一起，其端面间不会留有间隙，导致最后一块磁钢和第一块磁钢会留有比较大的间隙，则最后一块磁钢和第一块磁钢的电气偏差达到最大，对于控制位置精度要求较高的场合，例如伺服、电动执行等场合，将会极大地影响了控制精度和系统性能，此种加工工艺已不能满足使用要求；同时，由于机壳作为转子磁轭，通常要求机壳的材料为电工纯铁、10号钢或20号钢等磁导率较高的材料，而这些材料的机械强度和加工性都不是太好，不利于机壳的加工及电机动力的输出利用。
【发明内容】
[0003]现有的磁钢尺寸都存在一定的公差范围，相邻两块磁钢间会有一定的间隙，由于相邻两块磁钢极性相反，安装时，相邻两块磁钢会吸在一起，其端面间不会留有间隙，导致最后一块磁钢和第一块磁钢会留有比较大的间隙，则最后一块磁钢和第一块磁钢的电气偏差达到最大，对于控制位置精度要求较高的场合，将会极大地影响了控制精度和系统性能；同时，由于机壳作为转子磁轭，通常要求机壳的材料为电工纯铁、10号钢或20号钢等磁导率较高的材料，而这些材料的机械强度和加工性都不是太好，不利于机壳的加工及电机动力的输出利用。
[0004]出于解决上述问题，本发明提出一种外转子永磁无刷电机磁路结构，包括定子、转子、机壳，所述定子包括定子铁心、绕组、轴，所述轴与所述定子铁心紧配合用于支撑所述定子，所述转子包括转子铁心、磁钢，所述转子铁心和机壳紧配合用于机械输出，所述转子铁心包括多个对称的磁钢槽，相邻两个磁钢槽间留有凸起，用于为磁钢定位，保证相邻两个磁钢之间的空隙都维持在一个较小的误差，提高了电机的控制精度，而且转子铁心设置于机壳与磁钢之间，机壳不再需要导磁性，因而也可以选用刚性及加工性能较好的材料，保证了机壳的机械性能。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0006]一种外转子永磁无刷电机磁路结构，包括定子、转子、机壳，所述定子包括定子铁心、绕组、轴，所述轴与所述定子铁心紧配合用于支撑所述定子，所述转子包括转子铁心、磁钢，所述转子铁心和机壳紧配合用于机械输出，所述转子铁心包括多个对称的磁钢槽，相邻两个磁钢槽间留有凸起，用于为磁钢定位。
[0007]所述转子铁心采用硅钢片叠压而成。
[0008]所述机壳与所述磁钢之间留有间距。
[0009]所述机壳与所述磁钢之间间距h满足如下关系:T/5.5〈h〈T/2.5，其中，T为转子极距，优选地，T/4〈h〈T/3。
[0010]所述磁钢为钕铁硼磁钢。
[0011]所述定子绕组为集中式绕组或所述定子绕组节距为I。
[0012]装配方法有两种，方法⑴为:
[0013]①将磁钢的外弧面喷上促进剂和厌氧结构胶；
[0014]②将所述磁钢按照外弧面极性N、S交错放入转子铁心的磁钢槽中；
[0015]③将装完磁钢的转子压入机壳中完成转子和机壳的过盈装配；
[0016]方法⑵为:
[0017]①将转子铁心压入机壳中完成转子铁心和机壳的过盈装配；
[0018]②将磁钢的外弧面喷上促进剂和厌氧结构胶；
[0019]将所述磁钢按照外弧面极性N、S交错放入所述转子铁心的磁钢槽中。
[0020]相比现有的，本发明有显著优点和有益效果，具体体现为:
[0021]1、使用本发明的外转子永磁无刷电机磁路结构及其装配方法，在相邻磁钢之间设计凸起，保证相邻磁钢之间的间距误差较小，确保了电机的控制精度及性能。
[0022]2、使用本发明的外转子永磁无刷电机磁路结构及其装配方法，转子铁心设置于机壳与磁钢之间，不再使用机壳作为转子磁轭通道，降低了机壳导磁性的要求。
【附图说明】
[0023]图1为现有的外转子永磁无刷电机磁路结构示意图；
[0024]图2为本发明外转子永磁无刷电机磁路结构示意图；
[0025]图3为本发明外转子永磁无刷电机磁路结构中转子轭部高度与输出转矩之间的关系不意图O
【具体实施方式】
[0026]本发明的具体实施方法如下:
[0027]下面结合附图具体说明本发明的实施方案:
[0028]如图1所示为现有的外转子永磁无刷电机磁路结构示意图，其中I为定子绕组、2为定子铁心、3为磁钢、4为机壳，所述定子铁心2与电机轴紧配合，由所述电机轴来支撑整个电机本体，受到加工工艺的限制，每块磁钢的尺寸都会有一定的公差，由于相邻磁钢的磁极相反，因此在装配时相邻磁钢会吸到一起，这样就会导致最后一块磁钢与第一块磁钢之间出现较大的间距(如图1中的空隙)，而磁钢的装配不均匀会导致电机在运转过程中的受力不均匀且控制精度偏低，对于控制精度要求较高的电机(如需要精确转动的步进电机和伺服电机)，磁钢装配不均匀会严重影响到整个电机的运转效率，甚至会降低电机的使用寿命，例如40极、磁钢宽度5-10mm的电机，累积角度偏差为2.33°，对应的电气角度偏差=2.33/9*180 = 46.6° ;而且现有常用的外转子电机都采用机壳4作为磁钢3的磁通道，因而对于机壳4有较高的导磁性要求，而常用的电工纯铁、10号钢、20号钢等导磁率较高的材质的机械强度和加工性都不好，机壳4作为动力输出端的机械要求一般较高，特别是输出扭矩较大的外转子电机对于电机机壳的机械强度要求更高，而且上述材料的加工性较差会导致整个电机的加工难度加大，增加成本、降低效率。
[0029]为了解决上述问题，本发明提出了一种新的外转子永磁无刷电机磁路结构，如图2所示为本发明外转子永磁无刷电机磁路结构示意图，其中I为定子绕组、2为定子铁心、3为磁钢、4为机壳、5为转子铁心、6为转