外轉子型風扇電機及磁化外轉子型風扇電機的磁體的方法
2023-06-30 23:37:21 2
專利名稱：外轉子型風扇電機及磁化外轉子型風扇電機的磁體的方法
技術領域：
本發明涉及一種外轉子型風扇電機及磁化外轉子型風扇電機的磁體的 方法，特別涉及一種如下的外轉子型風扇電機及磁化該外轉子型風扇電機的 磁體的方法，在小型化該外轉子型風扇電機時能夠在保持其輸出性能或效率
的情況下減小頓轉扭矩(coggingtorque)和噪音。
背景技術：
鑑於冰箱冷卻空間內部的安裝空間的考慮，通常使用徑向及軸向尺寸緊 湊的外轉子型風扇電機作為冰箱中用於吹送冷卻氣的風扇。
圖1為示出了根據現有技術的外轉子型風扇電機的立體圖。
如圖1所示，傳統的外轉子型風扇電機10包括後軸承組件17，其聯 接至殼體(未示出)；定子12，其聯接至後軸承組件17;前軸承組件15， 其聯接至定子12;以及風扇單元20，其中部與轉軸11連接，所述轉軸11 由兩個軸承組件15和17支撐以能夠自由地旋轉，該外轉子型風扇電機還具 有轉子軛(rotoryoke) 13，該轉子軛13設置在定子12的外周上。
詳細而言，風扇單元20包括由合成樹脂材料製成的風扇本體21，該 風扇本體設置在中部；圓筒形的轂24，其形成在風扇本體21中；多個葉片 22，其徑向設置在轂24的外周面上；葉片支承單元23，其設置在葉片22上; 以及風扇基座25，其設置在邊緣部並且從風扇本體21延伸。
轉子軛13安裝在轂24的內周面上，永磁體13a以與定子12之間相隔 一定間距地設置在轉子軛13中。轉軸11在轉子軛13的內部固定地接合至 其中部。
轉子軛13呈一側閉合的圓筒狀。內表面上具有多個突起的磁體用作永 磁體13a。
這就是說，在永磁體13a的內表面上形成有多個弧形突起。
電機架(motormount) 29設置在風扇基座25的外表面上，由此支承外轉子型風扇電機IO。
由於定子12與永磁體13a磁性地相互作用，其內具有永磁體13a的轉子 軛13旋轉。與此同時，與具有轉子軛13的轂24 —體形成的風扇本體與葉 片22也一同旋轉。
圖2示出了應用於圖1中的外轉子型風扇電機中的磁體安裝在磁化器 (magnetizer)上的狀態，圖3示出了圖1中的磁體安裝在外轉子型風扇電 機上的狀態，圖4為示出了圖1中的磁體的反電動勢與頓轉扭矩的曲線圖。
如圖2所示，為了磁化永磁體13a，永磁體13a設置在磁化器30的外磁 化軛31與內磁化軛32之間。隨後，對永磁體13a瞬間施加約1000V的高壓 以進行磁化。
如圖3所示，永磁體13a的內表面具有不同的曲率並且具有朝向中心向 內設置的多個弧形突起，因此永磁體13a的製造具有一定的難度。此外，由 於定子12的各齒12a的端部為梯形，因此由永磁體13a產生的磁通量為方形 波，這降低了輸出性能。
參照圖4，採用極性各向異性的高性能磁體來防止由於電機的小型化而 導致的輸出性能下降。然而，使用極性各向異性的高性能磁體導致製造成本 和頓轉扭矩增加，頓轉扭矩會使電機的轉子軛和定子由于振動而發生位移， 因此產生噪音。
此外，必須使用外磁化軛31與內磁化軛32來磁化永磁體13a，因此帶 來不便。
發明內容
技術問題
提出本發明以克服上述現有技術的缺陷。為此目的，本發明具有以下特徵。
本發明的一個目的在於，提供一種外轉子型風扇電機，其能夠在不降低 輸出性能和反電動勢的情況下通過減小頓轉扭矩會來實現低噪音和高效率。
本發明的另一個目的在於，提供一種外轉子型風扇電機，其能夠通過直 接將永磁體安裝在風扇而不是轉子軛上來減少工藝量。
本發明的又一個目的在於，提供一種磁化外轉子型風扇電機的磁體的方法，所述方法能夠通過使用各向同性磁體且不使用外磁化軛來實現極性各向 異性。
技術方案
為了實現本發明的這些和其他優點以及目的，如此處以實施例示出並廣 泛描述的，本發明提供了一種外轉子型風扇電機，包括轉軸；軸承組件， 其可旋轉地支撐轉軸；定子，其設置在軸承組件的外側；風扇，其具有轂和 形成在所述轂上的多個葉片，所述轂以預定的間隙覆蓋定子並具有用於固定 轉軸的軸固定部；以及磁體，其設置在所述轂的內表面上並且與所述定子間 隔預定的間隙，其中所述磁體為各向同性磁體，對所述各向同性磁體進行磁 化以使其具有極性各向異性。
因此，可以在不降低外轉子型風扇電機的輸出性能或效率的情況下減小 頓轉扭矩或噪音。
優選地，磁體形成為其內表面和外表面可以具有相同的曲率。
優選地，磁體形成為圓筒狀或環狀以由此簡化製造過程並提高生產效
"定子設有多個凸起的齒，並且各齒的端部形成為圓形，以實現正弦波的 的磁通量。
優選地，磁體的厚度為1.6mm 2.2mm，由此可減小頓轉扭矩並保持反電動勢。
由於在磁化過程期間不使用外磁化軛，因此，在磁體的內表面上形成磁 體的極性。
根據本發明的另一個方案，提供了一種對應用於外轉子型風扇電機的磁 體進行磁化的方法，該方法的特徵在於，使用對磁體的內表面進行磁化的內 磁化軛，而不使用外磁化軛。
有益技術效果
如前所述，在本發明中，通過使磁體具有最優厚度，能在不降低輸出性 能(或效率)以及反電動勢的情況下減少頓轉扭矩和噪音，由此獲得高效。
此外，外轉子型風扇電機安裝在風扇上，無需使用轉子軛或後軛，由此 減少整個工藝的數量，並增加了使用所述外轉子型風扇電機的冰箱的容量。
此外，不需外磁化軛地對永磁體進行磁化，由此實現通過使用價格低廉
5的各向同性磁體實現極性各向異性。
圖1為示出了根據現有技術的外轉子型風扇電機的立體圖； 圖2示出了應用於圖1中的外轉子型風扇電機的磁體安裝在磁化器上的 狀態；
圖3示出了圖1中的磁體安裝在外轉子型風扇電機上的狀態； 圖4為示出了圖1中的磁體的反電動勢與頓轉扭矩的曲線圖； 圖5為示出了根據本發明第一實施例的外轉子型風扇電機的截面圖； 圖6示出了應用於圖5中的外轉子型風扇電機的磁體安裝在磁化器上的 狀態；
圖7示出了圖5中的磁體安裝在根據本發明第一實施例的外轉子型風扇 電機上的狀態；
圖8為示出了圖5中的磁體的反電動勢與頓轉扭矩的曲線圖； 圖9為示出了圖1和圖5中的磁體的反電動勢分別與厚度之間的關係的 曲線圖10為示出了圖1和圖5中的磁體的頓轉扭矩分別與厚度之間的關係 的曲線圖11為示出了圖5中的磁體的反電動勢和頓轉扭矩分別與厚度之間的 關係的曲線圖。
具體實施例方式
圖5為示出了根據本發明第一實施例的外轉子型風扇電機的截面圖。 如圖5所示，根據本發明第一實施例的外轉子型風扇電機100包括轉
軸110;可旋轉地支撐轉軸110的一對軸承組件115和117;固定在該對軸
承組件115和117的外表面上的定子112;設置在定子112外側的風扇120 的轂124;安裝在轂124上的永磁體113;以及其內具有轂124的風扇本體 121，轉軸110的一端固定地接合至所述風扇本體121。
軸承組件115和117包括用於可旋轉地支撐轉軸110的軸承115a和 117a;以及板狀的油氈115b和117b，其分別設置在軸承115a和117a的外周面上。
由於油氈115b和117b中含油，因此軸承115a和117a可以在無油的情 況下進行操作。也就是說，能夠使用無油軸承。
軸承115a和117a以及油氈115b和117b由板狀的軸承架(bearing frame) 115c和117c支撐，由此形成軸承組件115和117。
在轉軸110的由下軸承組件117可旋轉地支撐的一端上設有防脫環116。
定子112固定地設置在軸承組件115和117的外周面上。纏繞有繞組線 圈114的繞線筒(未示出)設置在定子112上。
永磁體113設置在定子112的外側，且與定子間隔一定的距離，並且永 磁體113安裝在轂124上，所述轂124為一側開口而另一側閉合的圓筒形或 杯形。
轂124的一端為開口的，使得定子112可以設置在轂124中。轉軸IIO 接合至轂124的中心。盤型的轉軸基座111安裝在轉軸110的端部，由此將 轉軸110牢固地固定至轂124的內表面。
永磁體113與定子112間隔預定間隙地安裝在轂124上。永磁體113可 以聯接至轂124的內表面，或者可以安裝在形成於轂124表面上的槽(未示 出)中。
由於永磁體113直接聯接至轂124的內表面上，從而不再需要轉子軛或 後軛，由此簡化了整體結構。
對各向同性的磁體來進行磁化從而具有極性各向異性，以用作永磁體
113。
對磁體施加磁力的過程稱作磁化。為了執行磁化過程，磁力需要大於待 磁化材料的磁阻力的五倍。
圖6示出了應用於圖5中的外轉子型風扇電機的磁體安裝在磁化器中的 狀態。
如圖6所示，通過磁化器300對永磁體113進行磁化。磁化器300具有 設置在永磁體113的內表面上的內磁化軛302，但是不具有設置在永磁體113 的外表面上的外磁化軛。
由於僅使用內磁化軛302對永磁體113進行磁化，所以僅磁化永磁體113 的內表面。因此，僅在永磁體113的內表面上具有N極和S極。圖7示出了圖5中的磁體安裝在根據本發明第一實施例的外轉子型風扇 電機中的狀態。
如圖7所示，永磁體113形成為其內表面和外表面具有相同的曲率。此 處，永磁體113可以形成為圓筒狀或環狀，並且可以通過多個磁體段的裝配 來形成。
多個齒112a在定子112上突出，並且齒112a的每個外端部形成為圓形。 由於齒112a的端部形成為圓形，因此圓筒狀或環狀的永磁體113的內表面 至齒112a的端部的間距是一致的。因此，磁通量為正弦波，由此使得輸出 性能高於當產生的磁通量為方形波時的輸出性能。
無需使用外磁化軛地對應用於外轉子型風扇電機100的永磁體113進行 磁化，並且永磁體113無需轉子軛或後軛地安裝在風扇的轂124上。
根據本發明第一實施例的永磁體113在無需外磁化軛和轉子軛(後軛) 的情況下即可實現與傳統磁體相同的反電動勢和輸出性能(效率)，並且其 頓轉扭矩可以小於傳統磁體的頓轉扭矩。
圖8為示出了圖5中的磁體的反電動勢與頓轉扭矩的曲線圖。
如圖8所示，根據本發明第一實施例的永磁體113 (無後軛型)的頓轉 扭矩遠遠小於傳統磁體(後軛型，參見圖4)的頓轉扭矩。
也就是說，傳統磁體(後軛型)的頓轉扭矩的最大值為5 g，cm，然而根 據本發明的永磁體(無後軛型)的頓轉扭矩的最大值為2gxm，其比傳統磁 體的頓轉扭矩的最大值的二分之一還小。
由於永磁體113不需轉子軛或後軛地安裝在外轉子型風扇電機100上， 因此，永磁體113的厚度必需要增加。
由於永磁體113的厚度較厚，反電動勢增加而頓轉扭矩變化。因此，選 擇永磁體113的合適厚度從而使頓轉扭矩最小化就變得十分重要。
圖9為示出了圖1和圖5中的磁體的反電動勢分別與厚度之間的關係的 曲線圖。
如圖9所示，當磁體厚度在lmm 1.5mm範圍內時，採用轉子軛(或後 軛)並且內表面為弧形的傳統磁體(後軛型)的反電動勢會增加。然而，在 本發明中(無後軛型)，當磁體厚度為1.5mm 2mm時，具有均勻內表面且 不採用轉子軛(或後軛)的圓筒狀或環狀磁體的反電動勢增加。當磁體厚度在lmm 1.5mm範圍內時，傳統磁體(後軛型)的反電動勢 為2.83Vp/krpm~3.48Vp/krpm。然而，當磁體厚度為1.5mm 2mm時，本發明 的磁體(無後軛型)的反電動勢為2.73Vp/krpm 3.35Vp/krpm。根據本發明 的永磁體113與傳統磁體的反電動勢近似相同。
應用於當前製造的外轉子型風扇電機的磁體的反電動勢為 2.92Vp/krpm。因此，根據本發明的磁體必須具有足夠的厚度以產生至少 2.92Vp/krpm的反電動勢。
圖10為示出了圖1和圖5中的磁體的頓轉扭矩分別與厚度之間的關係 的曲線圖。
如圖IO所示，當磁體厚度為lmm 1.5mm時，採用轉子軛(或後軛)並 且內表面為弧形的傳統磁體(後軛型)的頓轉扭矩增加。然而，在本發明中 (無後軛型)，當磁體厚度在1.5mm 2mm範圍中時，具有均勻內表面且不 採用後軛的圓筒狀或環狀磁體的頓轉扭矩近似不變。
當磁體厚度為lmm 1.5mm時，傳統磁體(後軛型)的頓轉扭矩為1.0 g-cm 2.0 g'cm的範圍內。然而，當根據本發明的磁體(無後軛型)厚度為 1.5mm 2mm時，頓轉扭矩近似為1.0 g'cm。因此本發明的磁體(無後軛型) 的頓轉扭矩小於傳統磁體(後軛型)的頓轉扭矩。
根據本發明，由於圓筒狀或環狀永磁體不需使用轉子軛(或後軛)或外 磁化軛地進行磁化，因此，所述磁體的頓轉扭矩小於傳統磁體的頓轉扭矩。
應用於當前製造的外轉子型風扇電機的磁體的頓轉扭矩為2.77 g，cm。因 此，根據本發明的磁體必須具有足夠的厚度以產生至少2.77 g-cm的頓轉扭 矩。
永磁體113的厚度必須設定成使得與應用於當前製造的外轉子型風扇 電機中的永磁體相比，該永磁體113具有較大的反電動勢和較小的頓轉扭矩。 圖11示出了永磁體的最優厚度。
圖11為示出了圖5中的磁體的反電動勢和頓轉扭矩分別與厚度之間的 關係的曲線圖。
如圖11所示，當本發明的磁體(無後軛型)的厚度為1.8mm 2mm時， 頓轉扭矩最小。因此，優選設定永磁體的厚度為1.8mm 2mm。
然而，當永磁體的厚度在1.6mm 2.2mm的範圍內時，該永磁體的頓轉扭矩相對較小。因此，還可以設定永磁體的厚度為1.6mm 2.2mm。
用於驅動外轉子型風扇電機100的驅動裝置(未示出)與外轉子型風扇 電機100形成為一體。
權利要求
1.一種外轉子型風扇電機，包括轉軸；定子，其設置在所述轉軸外側；風扇，其具有轂和形成在所述轂上的多個葉片，所述轂以預定的間隙覆蓋所述定子；以及磁體，其設置在所述轂的表面上，並且與所述定子間隔預定的間隙，其中所述磁體為被磁化以具有極性各向異性的各向同性磁體。
2. 如權利要求1所述的外轉子型風扇電機，其中所述磁體的內表面和 外表面具有相同的曲率。
3. 如權利要求1所述的外轉子型風扇電機，其中所述磁體為圓筒狀或 環狀。
4. 如權利要求l所述的外轉子型風扇電機，其中所述定子設有多個齒， 並且各齒的端部形成為圓形。
5. 如權利要求1所述的外轉子型風扇電機，其中所述磁體的厚度為 1.6mm 2.2mm。
6. 如權利要求1所述的外轉子型風扇電機，其中所述磁體的內表面上 具有極性。
7. 如權利要求4所述的外轉子型風扇電機，其中在所述磁體與所述齒 之間形成正弦波的磁通量。
8. 如權利要求4所述的外轉子型風扇電機，其中在所述轉軸與所述定 子之間設有一對用於支承所述轉軸的軸承組件。
9. 如權利要求4所述的外轉子型風扇電機，其中在所述軸承組件的外 周面上設置板狀的油氈。
10. —種對應用於外轉子型風扇電機的磁體進行磁化的方法，其特徵在 於，通過僅具有內磁化軛的磁化器對所述磁體進行磁化。
11. 如權利要求10所述的方法，其中使用對所述磁體的內表面進行磁 化的內磁化軛來磁化所述磁體，而不使用對所述磁體的外表面進行磁化的外 磁化軛。
12. 如權利要求10所述的方法，其中所述磁體僅在內表面上具有極性。
全文摘要
一種外轉子型風扇電機及磁化外轉子型風扇電機的磁體的方法。該外轉子型風扇電機包括轉軸；定子，其設置在轉軸的外側；風扇，其具有轂和形成在所述轂上的多個葉片，所述轂以預定的間隙覆蓋所述定子；以及磁體，其設置在所述轂的內表面上並且與所述定子間隔預定的間隙，其中所述磁體為被磁化以具有極性各向異性的各向同性磁體。因此，在不減小反電動勢的情況下減小了頓轉扭矩和噪音，由此獲得高效率。
文檔編號H02K1/02GK101517858SQ200780035094
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月31日 優先權日2006年9月21日
發明者李東一, 申鉉定, 韓承道 申請人:Lg電子株式會社