專利名稱：電動馬達的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動馬達，并且更特別地涉及具有減小的齒槽效應
(cogging)的永磁直流馬達。
背景技術：
電刷式永磁直流(PMDC)馬達在不同領域中具有許多應用，諸如 汽車、計算和便攜式的或無線的器具。然而，在一些應用中，與標準 的永磁直流馬達設計關聯(lián)的齒槽效應是不可接受的。能夠通過成形永 磁場減小齒槽效應。然而，這實現(xiàn)起來非常昂貴，因為需要沖壓陶瓷 定子磁體，這消耗時間并且由于陶瓷磁體的易碎的性質(zhì)具有高失敗 率?？梢允褂媒Y合的或橡膠的磁體并且可以在充電過程期間成形磁 場，但是全部這些方法導致更弱的磁場并且因此導致更低功率的馬 達。
還已知通過使用歪斜的電樞減小齒槽效應。歪斜的電柩為在由從 鋼板沖壓的疊片的堆疊制造的電樞芯裝配期間，每個疊片與之前的疊 片相比稍微旋轉，使得作為結果的轉子極不是嚴格地軸向的，而是具 有圓周的扭曲或歪斜。這是有效的，但是使得繞線困難，并且與當形 成其中疊片對準的標準的電樞芯時相比，疊片的堆疊更加復雜并且更 慢。
永磁直流馬達的轉子極通常為"T"形，具有徑向地延伸的柄和 圓周地延伸的臂.已知在疊片中具有凹口，以便形成沿面對定子磁體 的極的面軸向地走向的凹槽，這看來對于兩極馬達，即包括具有兩個 定子極的磁體定子的馬達適用。然而，對于四極馬達，這可以增加齒 槽轉矩，特別是如果轉子具有六個槽，即六個轉子極。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要裝配筒單的具有低齒槽效應的馬達。本發(fā)明通過使用 允許馬達作為標準的馬達裝配但是產(chǎn)生更小的齒槽效應的修改的轉子 疊片形狀實現(xiàn)此目的。
因此，本發(fā)明提供永磁直流馬達，包括永磁體定子；包括具有 突出的轉子極的轉子芯的繞線轉子；換向器；和圍繞轉子極繞線并且 連接到換向器的轉子繞組；其中，轉子芯跨過空氣間隙面對定子并且 定子和每個轉子極之間的空氣間隙不均勻。
優(yōu)選地，在圓周方向測量的定子和轉子極之間的空氣間隙在極的 中心區(qū)最小并且在極的周緣區(qū)最大。
優(yōu)選地，每個轉子極形成面對定子的極面并且極面形成外形為產(chǎn) 生不均勻的空氣間隙距離。
優(yōu)選地，轉子具有轉子圍繞其旋轉的軸線，并且轉子極形成外形 為使得極面距離轉子軸線的徑向距離從每個轉子極的中心區(qū)到圓周周 緣區(qū)變化。
優(yōu)選地，每個極的徑向范圍在中心部分最大并且在周緣區(qū)最小。 優(yōu)選地，每個極具有面對定子的極面并且每個極面從中心區(qū)到周 緣區(qū)平滑地形成輪廓。
優(yōu)選地，每個極面跟隨圓孤。
優(yōu)選地，圓弧具有定位在各自的轉子極的徑向中心線上并且從轉 子軸線朝向所述轉子極位移的半徑中心。 優(yōu)選地，定子具有四個磁極。 優(yōu)選地，馬達為四極六槽馬達。


現(xiàn)在將參考附圖僅作為示例描述本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，其
中
圖1為根據(jù)優(yōu)選的實施例的本發(fā)明可以應用的典型的永磁直流馬 達的透枧圖；及
圖2為示出了根據(jù)優(yōu)選的實施例的馬達的轉子芯和定子的截面示意圖。
具體實施例方式
圖1示出了典型的永磁直流馬達10。馬達具有殼體12，殼體12 具有關閉的端部14和通過端部帽16關閉的打開的端部。端部帽11 支撐馬達端子18。端部帽16還支撐電刷裝置17和軸承19。殼體的 關閉的端部14還支撐軸承15。殼體12容納形成永磁體定子的至少一 個磁體36。該至少一個磁體固定到殼體的內(nèi)表面，以便圍繞安置在殼 體12內(nèi)的轉子。通量環(huán)13配合到圍繞磁體36的殼體12外部，以減 小返回通量路徑的阻力。轉子具有軸頸連接在軸承15、 19內(nèi)的軸22，
使得軸22的一個端部延伸通過殼體的關閉的端部14內(nèi)的開口，以用 于做有用功。軸22沿馬達的軸線21延伸并且與馬達的軸線21同中 心。轉子20還具有轉子芯24，轉子芯24配合到軸22并且設置為跨 過小的空氣間隙面對定子，換向器28鄰近轉子芯24的一個端部配合 到軸并且設置為可滑動地接合電刷裝置17的電刷，并且繞組圍繞轉 子芯的突出的極繞線并且連接到換向器。轉子芯形成為從鋼板沖壓并 且壓在軸上的疊片的堆疊。
在如圖2所示的優(yōu)選的實施例中，定子具有配合到并且圍繞殼體 12的圓柱形部分的內(nèi)表面圓周地相等地間隔的四個弓形的陶資磁體 36。四個磁體36形成定子的四個永磁體極。轉子芯24示出為沒有繞 組，以顯示轉子芯的結構。芯24具有六個轉子極32并且因此已知為 六槽轉子。優(yōu)選的換向器(圖2中沒有示出)具有六個換向器段38 并且已知為六條換向器。從而，示出的馬達為四極六槽六條馬達。如 果條的數(shù)量與槽的數(shù)量相同，通常省略條的數(shù)量，從而此馬達可以被 稱作四極六槽馬達。
轉子芯24包括具有接收軸22的中心孔的中心環(huán)形部分或環(huán)40。 六個通常"T"形的突出的極32從環(huán)40徑向地延伸并且圓周地相等 地間隔。每個極32具有徑向地延伸的柄42,在柄的遠側的端部處具 有圓周地延伸的臂44.臂44形成極靱。面對定子的極靴的徑向的外 表面已知為極面46。極面44和定子極(磁體36)的表面之間的間隙 26已知為空氣間隙。傳統(tǒng)地，極面形成與定子的空氣間隙，該空氣間 隙具有沿或跨過極面的恒定的距離。這通過將極面的曲面形成為具有 以馬達軸線23為中心的半徑的圓孤實現(xiàn)。即，極面距離馬達軸線23 的距離恒定。
然而，在圖2所示的轉子中，空氣間隙26不是恒定的，而是跨 過每個極面46從空氣間隙26最小的極面的中心48向空氣間隙26最 大的極面的圓周邊緣50圓周地變化。在此實施例中，這通過使得極 面26為半徑中心54定位在極的徑向中心線52上但是從馬達軸線23 或疊片的中心朝向各自的極面46位移的弓形實現(xiàn)。即，極面46和馬 達軸線23之間的距離不是恒定的，而是變化的，使得在柄42的中心 處的距離大于在臂44的端部處的距離。通過參考數(shù)字56表示圓弧的 半徑。優(yōu)選地，如此實施例中所示，極面的外形平滑地形成輪廓。
因為每個疊片是相同的并且疊片在裝配期間沒有歪斜，轉子芯能 夠與標準的轉子相同地繞線。
在轉子極32的圓周邊緣處的空氣間隙的增加減小了馬達的齒槽 效應。雖然空氣間隙從轉子極的中心平滑地并且漸進地增加是優(yōu)選 的，空氣間隙的增加不平滑或漸進的其它設計可以產(chǎn)生滿意的結杲。 例如，可以使用三角形的或部分三角形的極面外形或甚至階梯狀的極 面外形和跟隨部分橢圓的形態(tài)的極面外形。
電刷裝置可以包括籠電刷、葉電刷或指葉電刷。在圖1中示出了 籠電刷。對于具有四個定子極的優(yōu)選的實施例，電刷裝置可以具有以 90度相等地間隔的四個電刷。
雖然參考優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，本領域中的普通技術人員 應該理解，不同的修改屬于本發(fā)明的范圍。因此，參考后附的權利要 求書確定本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種永磁直流馬達，其包括永磁體定子；包括具有突出的轉子極(32)的轉子芯(22)的繞線轉子；換向器(28)；及圍繞轉子極(32)繞線并且連接到換向器(28)的轉子繞組；其中，轉子芯(22)跨過空氣間隙(26)面對定子并且定子和每個轉子極(32)之間的空氣間隙(26)不均勻。
2. 根據(jù)權利要求1所述的馬達，其中，在圓周方向測量的定子 和每個轉子極(32)之間的空氣間隙(26)在極的中心區(qū)最小并且在 極的周緣區(qū)最大。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的馬達，其中，每個轉子極(32) 形成面對定子的極面(46)并且極面(46)形成外形為產(chǎn)生不均勻的 空氣間隙距離。
4. 根據(jù)權利要求3所述的馬達，其中，馬達具有轉子圍繞其旋 轉的軸線(23)，并且轉子極(32)具有外形，其中，極面(46)距 離馬達軸線(23)的徑向距離從每個轉子極的中心區(qū)到圓周周緣區(qū)變 化。
5. 根據(jù)權利要求1所述的馬達，其中，每個極(32)的徑向范 圍在中心部分最大并且在周緣區(qū)最小。
6. 根據(jù)權利要求5所述的馬達，其中，每個極(32)具有面對 定子的極面(46)并且每個極面(46)從中心區(qū)到周緣區(qū)平滑地形成 輪廓。
7. 根據(jù)權利要求6所述的馬達，其中，每個極面(46)跟隨圓弧。
8. 根據(jù)權利要求7所述的馬達，其中，圓弧具有定位在各自的 轉子極(32)的徑向中心線(52)上并且從馬達軸線(23)朝向所述 轉子極(32)位移的半徑中心(54)。
9. 根據(jù)前述權利要求中的任何一項所述的馬達，其中，定子具 有四個永磁體極。
10. 根據(jù)權利要求9所述的馬達，其中，馬達為四極六槽馬達。
全文摘要
具有減小的齒槽效應的永磁直流馬達由具有跨過空氣間隙面對定子的許多極的轉子芯形成，其中，每個轉子極和定子之間的空氣間隙不恒定。可選地，極具有空氣間隙從每個極的中心到圓周邊緣平滑地增加的外形。
文檔編號H02K1/24GK101359863SQ20071013992
公開日2009年2月4日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權日2007年8月3日
發(fā)明者廖添軍, 歐陽江龍, 黃道凡 申請人:德昌電機股份有限公司