BR102016020152A2

BR102016020152A2 - Single-phase permanent magnet engine

Info

Publication number: BR102016020152A2
Application number: BR102016020152-7A
Authority: BR
Inventors: Li Yue; You Zhou Chui; Wang Yong; Li Yong
Original assignee: Johnson Electric S.A.
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-07-25
Also published as: JP2017060391A; KR20170028266A; US20170063186A1; US10270325B2; MX2016011284A; MX364600B; CN106487112A; DE102016116186A1

Abstract

motor de ímã permanente monofásico a presente invenção provê um motor de ímã permanente monofásico incluindo um núcleo do estator (10) e um rotor de ímã permanente (12). o núcleo do estator (10) inclui uma porção de extremidade (14) e duas porções de braço (24) se estendendo da porção de extremidade (14). cada porção de braço (24) inclui um braço de conexão (26) conectado à porção de extremidade (14) e uma garra de polo (28) formada em uma extremidade distal do braço de conexão (26). as duas garras de polo (28) definem um espaço de recebimento. o rotor (12) é disposto de modo rotativo no espaço de recebimento do núcleo do estator (10). o rotor (12) inclui um núcleo de rotor (42) feito de um material magnético e pelo menos um ímã permanente (44) afixado ao núcleo de rotor (42).

Description

“MOTOR DE ÍMÃ PERMANENTE MONOFÁSICO” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a motores monofásicos, e em particular a um núcleo do estator de um motor de ímã permanente monofásico.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Um motor de imã permanente monofásico geralmente consiste de um núcleo do estator, bobinas do estator e um rotor de imã permanente. O núcleo do estator é geralmente em formato de U, incluindo um par de braços de polo. Um par de polos magnéticos é formado em extremidades distais dos braços de polo. O rotor de ímã permanente é disposto de modo rotativo entre os polos magnéticos do núcleo do estator. O rotor de ímã permanente inclui um eixo rotativo e um membro magnético permanente fixado ao eixo rotativo usando um processo de sobremoldagem. A presente invenção provê um novo motor de ímã permanente monofásico.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] Consequentemente, a presente invenção provê um motor de ímã permanente monofásico incluindo um núcleo do estator e um rotor de ímã permanente. O núcleo do estator inclui uma porção de extremidade e duas porções de braço se estendendo da porção de extremidade. Cada porção de braço inclui um braço de conexão conectado à porção de extremidade e uma garra de polo formada em uma extremidade distai do braço de conexão. As duas garras de polo definem um espaço de recebimento. O rotor é disposto de modo rotativo no espaço de recebimento do núcleo do estator. O rotor inclui um núcleo de rotor feito de um material magnético e pelo menos um ímã permanente afixado ao núcleo de rotor.

[004] Preferivelmente, o ímã permanente é afixado a uma superfície de parede externa do núcleo de rotor.

[005] Preferivelmente, o rotor compreende adicionalmente um portador moldado envolvendo em tomo do ímã permanente.

[006] Preferivelmente, o portador moldado é formado integralmente por moldagem por injeção.

[007] Preferivelmente, as duas garras de polo são espaçadas com uma abertura de fenda formada entre elas, e a abertura de fenda tem uma largura menor que quatro vezes um interstício de ar formado entre o núcleo do estator e o rotor.

[008] Preferivelmente, as duas garras de polo são espaçadas com uma abertura de fenda formada entre elas, e a abertura de fenda tem uma largura menor que duas vezes um interstício de ar mínimo formado entre o núcleo do estator e o rotor.

[009] Preferivelmente, cada garra de polo inclui uma porção de parede se estendendo do braço de conexão na direção da outra garra de polo, e duas porções de parede das duas garras de polo se estendem em direções opostas e definem uma abertura de fenda entre elas.

[0010] Preferivelmente, as duas garras de polo formam uma superfície de polo em arco circundando o rotor, a superfície de polo em arco de cada garra de polo é rebaixada para dentro para formar uma ranhura de arranque, a ranhura de arranque é desviada de um eixo geométrico central da garra de polo, e as duas ranhuras iniciais são espaçadas a 180 graus ao longo da direção circunferencial.

[0011] Preferivelmente, o núcleo de rotor do rotor é oco e cilíndrico e define um furo transpassante para receber um eixo rotativo no mesmo.

[0012] Preferivelmente, pelo menos um ímã permanente compreende dois ímãs permanentes espaçados, o portador moldado compreende um anel externo cobre as superfícies de parede externa dos ímãs permanentes e duas placas laterais enchidas no espaço entre os dois ímãs permanentes, e as placas laterais são conectadas integralmente com o anel externo.

[0013] Preferivelmente, a superfície de parede interna do ímã permanente é afixada ao núcleo de rotor, uma superfície de parede externa inclui uma superfície em arco e duas superfícies planas formadas em duas extremidades da superfície em arco, a superfície em arco da superfície de parede externa é coaxial com a superfície de parede interna, duas superfícies de parede de conexão são formadas entre a superfície de parede interna e as duas superfícies planas da superfície de parede externa, e as duas superfícies de parede de conexão são coplanares.

[0014] Preferivelmente, a superfície de parede é perpendicular à superfície plana, e as superfícies planas no mesmo lado dos dois ímãs permanentes são coplanares.

[0015] Preferivelmente, a porção de extremidade e as porções de braço são respectivamente formadas pelo empilhamento de uma pluralidade de laminações e são conectadas mecanicamente, um da porção de braço e da porção de extremidade forma uma ranhura de bloqueio, o outro da porção de braço e a porção de extremidade forma um bloco de bloqueio, e o bloco de bloqueio é engatado na ranhura de bloqueio para conectar a porção de braço e a porção de extremidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] Fig. 1 ilustra um motor de ímã permanente monofásico de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0017] Fig. 2 é uma vista explodida de um núcleo do estator do motor da Figura 1.

[0018] Fig. 3 é uma vista explodida de um rotor de ímã permanente do motor da Figura 1.

[0019] Fig. 4 é uma vista de topo de um rotor de ímã permanente do motor da Figura 1.

[0020] Fig. 5 é uma vista de topo do motor da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0021] Deve notar-se que as figuras não estão desenhadas à escala e que os elementos de estruturas e funções similares são geralmente representados por números de referência semelhantes para fins ilustrativos ao longo das figuras. Deve também notar-se que as figuras se destinam apenas para facilitar a descrição das modalidades preferidas. As figuras não ilustram todos os aspectos das modalidades descritas e não limitam o âmbito da presente divulgação.

[0022] Fig. 1 ilustra um motor de ímã permanente monofásico de acordo com uma modalidade da presente invenção. O motor inclui um núcleo do estator 10, bobinas (não mostradas) enroladas em tomo do núcleo do estator 10, e um rotor de ímã permanente rotativo disposto no núcleo do estator 10. Preferivelmente, nesta modalidade, o núcleo do estator 10 é geralmente em formato de U, o rotor 12 é recebido em um espaço de recebimento de rotor definido no núcleo do estator 10. O núcleo do estator 10 forma um par de polos magnéticos que interagem com os polos magnéticos do rotor 12 para fazer com que o rotor 12 gire. Nas figuras, algumas partes do motor, tais como as bobinas, um circuito de controle para controlar a corrente das bobinas, uma caixa do motor ou semelhantes, não são mostrados, que pode ser construído como um motor de ímã permanente monofásico conhecido.

[0023] O núcleo do estator 10 pode ser feito de um material magnético mole tal como ferrita. Referindo-se à Fig. 2 e à Fig. 5, o núcleo do estator 10 inclui uma porção de extremidade 14 e um braço de polo que se estende perpendicularmente 16 para fora a partir da porção de extremidade 14. Nesta modalidade, a porção de extremidade 14 e o braço de polo 16 são formados separadamente e então conectados juntos através de conexões mecânicas, que facilitam o enrolamento dos rolamentos. A porção de extremidade 14 forma duas ranhuras de bloqueio 18. O braço de polo 16 se projeta para fora para formar os blocos de bloqueio 20 correspondentes. Os blocos de bloqueio 20 são respectivamente inseridos nas ranhuras de bloqueio 18 ao longo da direção axial para conectar o braço de polo 16 com a porção de extremidade 14. De preferência, o bloco de bloqueio 20 é em forma de rabo de andorinha e a ranhura de bloqueio 18 tem uma forma que corresponde ao bloco de bloqueio 20, de modo que a conexão entre o bloco de bloqueio 20 e a ranhura de bloqueio 18 é reforçada, para evitar o desengate entre as mesmas. Em uma outra modalidade, as ranhuras de bloqueio 18 podem ser formadas no braço de polo 16, os blocos de bloqueio 20 são correspondentemente formados na porção de extremidade 14, e o braço de polo 16 e a porção de extremidade estão conectados juntos para formar o núcleo do estator 10.

[0024] De preferência, cada um da porção de extremidade 14 e do braço de polo 16 é feito pelo empilhamento de uma pluralidade de laminações tais como as chapas de aço de silício. As figuras ilustram apenas as formas gerais da porção de extremidade 14, do braço de polo 16 depois das laminações serem empilhadas, sem mostrar estruturas específicas das várias camadas empilhadas. Para facilitar a montagem das laminações, cada laminação é formada com um furo de montagem correspondente 22. Nesta modalidade, o furo de montagem 22 é um furo cego rebaixado e a laminação forma uma protrusão correspondente ao furo cego. Durante o empilhamento das laminações, a protrusão de uma laminação está engatada no furo de montagem de uma laminação adjacentes de modo a formar uma conexão mecânica entre as mesmas. A porção de extremidade 14 e o braço de polo 16 são formados, respectivamente, pelos métodos.

[0025] O polo 16 inclui duas porções de braço separadas 24. As duas porções de braço 24 são paralelas e espaçados uma da outra, e têm substancialmente construção simétrica. Cada porção de braço 24 é alongada, incluindo um braço de conexão 26 e uma garra de polo 28 formada em uma extremidade distai do braço de conexão 30 para fora da porção de extremidade 26. Os dois braços de conexão 26 estão espaçados e dispostos em paralelo uns com os outros. Uma face de extremidade de cada braço de conexão 26 na direção da porção de extremidade 14 se projeta para fora para formar um tal bloco de bloqueio 20. A porção de extremidade 14 no geral está na forma de um cuboide, com as ranhuras de bloqueio 18 formadas em dois lados do mesmo para conectar com os blocos de bloqueio 20 dos dois braços de conexão 26. As duas garras de polo 28 estão localizadas distantes da porção de extremidade 14 e funcionam como um par de polos magnéticos do núcleo do estator 10. Após os rolamentos serem energizados, os polos magnéticos são polarizados para terem polaridades diferentes. As duas garras de polo 28 são opostas e espaçadas umas das outras, o que cooperativamente define um espaço 30 para receber o rotor 12. As superfícies das paredes internas opostas das duas garras de polo 28 são rebaixadas para formar duas superfícies de polo em arco 32. A superfície de polo em arco 32 circunda o espaço 30, e confronta e é espaçada de uma superfície externa do rotor 12, com um interstício de ar formado entre eles.

[0026] Nesta modalidade, cada garra de polo 28 tem geralmente o formato de C, dois lados circunferenciais das quais se projetam lateralmente para fora com relação ao braço de conexão 26 para formar duas porções de parede 34, respectivamente. As porções de parede 34 são geralmente paralelas à porção de extremidade 14, e estão localizadas no espaço entre os dois braços de conexão 26. Preferivelmente, um comprimento de extensão da porção de parede 34 é menor que uma metade de uma largura do espaço entre os braços de conexão 26. Assim, após a montagem das porções de braço 24, as porções de parede 34 das duas garras de polo 28 são opostas uma à outra com uma pequena abertura de fenda 36 formada entre elas. A abertura de fenda 36 é localizada para confrontar uma metade do espaço entre os dois braços de conexão 26. A abertura de fenda 36 tem uma largura muito menor que a largura do espaçamento entre os braços de conexão 26, tal que a largura da descontinuidade na superfície de polo em arco 32 na direção circunferencial é significativamente reduzida em comparação com a estrutura de polo magnético existente, que pode eficazmente reduzir o torque dentado, fazer com que a rotação do rotor 12 seja mais suave, e reduzir o ruído.

[0027] Preferivelmente, a largura da abertura de fenda 36 é menor que quatro vezes o interstício de ar entre o núcleo do estator 10 e o rotor 12. Mais preferivelmente, a largura da abertura de fenda 36 é menor que duas vezes a largura do interstício de ar. Além disso, as duas aberturas de fenda 36 podem ter larguras diferentes, isto é, superfície de polo em arco 32 podem ser descontinuadas em locais diferentes ao longo da direção circunferencial com larguras diferentes. Neste caso, a largura mínima da descontinuidade na superfície de polo em arco 32 é menor que três vezes a largura do interstício de ar entre a superfície de polo em arco 32 e o rotor 12, o que reduz o vazamento enquanto reduz o torque dentado o máximo possível.

[0028] De um modo preferido, uma ranhura de arranque rebaixada para dentro 38 é formada na superfície de polo em arco 32. A ranhura de arranque 38 é compensada a partir de um eixo geométrico central X (Fig. 5) da garra de polo 28 por um ângulo. Nesta modalidade, há duas ranhuras de arranque 38 que são dispostas nas duas garras de polo 28, respectivamente. Uma ranhura de arranque 38 é localizada adjacente à porção de parede 34 na extremidade interna de uma garra de polo correspondente 28, e a outra ranhura de arranque 38 é localizada adjacente à porção de parede 34 na extremidade externa de outra garra de polo 28 correspondente. As duas ranhuras de arranque 38 são espaçadas a 180 graus ao longo da direção circunferencial. A superfície de polo em arco 32 e o rotor 12 têm o maior interstício de ar entre eles na área da ranhura de arranque 38, de modo que quando o motor é desligado e o rotor para de girar, um eixo geométrico de polo do rotor 12 é desviado do eixo geométrico central X da garra de polo 28 por um ângulo, evitando assim um ponto morto, assegurando desta forma que o motor pode ser iniciado com sucesso quando é ligado de novo.

[0029] Referindo-se também à Fig. 3 à Fig. 5, o rotor de ímã permanente 12 inclui um eixo rotativo 62, um núcleo de rotor 42 fixado ao eixo rotativo 62, e dois ímãs permanentes 44 afixados ao núcleo do rotor 42.

[0030] O núcleo do rotor 42 é preferivelmente feito de um material magnético suave tal como ferrita, que é no geral no formato de um cilindro oco. Preferivelmente, o núcleo de rotor 42 define um furo transpassante 48 em um centro do mesmo para permitir que o eixo rotativo 62 passa por ele. Os dois ímãs permanentes 44 são afixados a uma superfície de parede externa do núcleo de rotor 42 e são simetricamente dispostos. Os dois ímãs permanentes 44 são espaçados um do outro na direção circunferencial. Os dois ímãs permanentes 44 são magnetizados radialmente e têm de polaridades opostas. Na presente modalidade, cada ímã permanente 44 é geralmente no formato semianular, cobrindo quase metade da circunferência do núcleo de rotor 42 na direção circunferencial. O ímã permanente 44 inclui uma superfície de parede externa radial 50, uma superfície de parede interna radial 52, e duas superfícies de parede de conexão coplanares 54 conectando a superfície de parede externa 50 e a superfície de parede interna 52. Preferivelmente, a superfície de parede externa 50 e a superfície de parede interna 52 são coaxiais uma com a outra, e a superfície de parede interna 52 é afixada à superfície de parede externa do núcleo de rotor 42. A superfície de parede externa 50 inclui uma superfície em arco 56 e duas superfícies planas 58 se estendendo de duas extremidades circunferenciais da superfície em arco 56 à superfície de parede de conexão 54. A superfície em arco 56 que é coaxial com o rotor 12 atua como a superfície de polo em arco do ímã permanente 44. As duas superfícies planas 58 são dispostas em paralelo uma com a outra e perpendicularmente conectadas com as superfícies de parede de conexão 54 para facilitar o posicionamento.

[0031] As superfícies de parede de conexão 54 dos dois ímãs permanentes 44 são opostas uma à outra e dispostas em paralelo uma com a outra. As superfícies de parede de conexão 54 dos dois ímãs permanentes 44 são espaçadas uma da outra. As duas superfícies em arco 56 dos dois ímãs permanentes 44 são localizadas em uma superfície cilíndrica coaxial com o rotor 12. As duas superfícies planas 58 no mesmo lado dos dois ímãs permanentes 44 são coplanares.

[0032] O ímã permanente 44 do rotor do motor de ímã permanente monofásico da presente invenção é fixado no núcleo do rotor condutor magnético 42, que pode aumentar a intensidade do campo magnético do rotor e assim aumentar a densidade de potência do motor.

[0033] Preferivelmente, o rotor inclui adicionalmente um portador moldado 46 que se envolve em tomo dos ímãs permanentes 44 para reforçar a força da conexão entre os ímãs permanentes 44 e o núcleo do rotor 42. O portador moldado 46 pode ser formado por moldagem por injeção. No processo de moldagem, o núcleo do estator 42 e os ímãs permanentes 44 são colocados em um molde, plástico é injetado no molde para formar o portador moldado 46 em torno do núcleo do rotor 42 e os ímãs permanentes 44, pré-montando assim o rotor 12 em uma peça. Tal rotor 12 pode ser facilmente formado. O portador moldado 46 cobre a superfície de parede externa 50 inteira dos ímãs permanentes 44 e enche o interstício entre os ímãs permanentes 44 e o núcleo de rotor 42. O portador moldado 46 inclui um anel externo 60 circundando os ímãs permanentes 44 e duas placas laterais 64 enchidas no interstício entre os dois ímãs permanentes 44. A superfície externa do anel externo 60 é geralmente uma superfície cilíndrica padrão que é coaxial com o núcleo de rotor 42. A placa lateral 46 tem uma extremidade externa conectada integralmente com o anel externo 44 e uma extremidade interna conectada à superfície de parede externa do núcleo de rotor 42, separando assim os dois ímãs permanentes 44.

[0034] Na modalidade acima da presente invenção, as duas garras de polo 26 do núcleo do estator 10 se estendem para fora para formar as porções de parede 34, e as porções de parede 34 definem as aberturas de fenda estreitas 36, dessa forma eficazmente reduzindo o vazamento magnético enquanto reduz o torque dentado o máximo possível. O rotor de ímã permanente 12 inclui um núcleo de rotor 42, e os ímãs permanentes 44 são fixados à superfície externa do núcleo de rotor 42, que aumenta a intensidade do campo magnético do rotor e assim aumenta a densidade de potência do motor. Além disso, o núcleo do rotor 42 e os ímãs permanentes 44 do rotor 12 são integralmente conectados através do portador moldados 46, que pode pré-montar o rotor 12 em um corpo de uma peça para facilitar a montagem e o transporte do rotor 12.

[0035] Embora a invenção seja descrita com referência a uma ou mais modalidades preferidas, deve ser apreciado por aqueles versados na técnica que várias modificações são possíveis. Portanto, o escopo da invenção deve ser determinado pela referência às reivindicações a seguir.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Motor de ímã permanente monofásico, caracterizado pelo fato de que compreende: um núcleo do estator (10) compreendendo uma porção de extremidade (14) e duas porções de braço (24) se estendendo da porção de extremidade (14), cada porção de braço (24) compreendendo um braço de conexão (26) conectado à porção de extremidade (14) e uma garra de polo (28) formada em uma extremidade distai do braço de conexão (26), as duas garras de polo (28) definindo um espaço de recebimento; e um rotor de ímã permanente (12) disposto de modo rotativo no espaço de recebimento do núcleo do estator (10), o rotor (12) compreendendo um núcleo de rotor (42) e pelo menos um ímã permanente (44) afixado ao núcleo de rotor (42), o núcleo de rotor (42) sendo feito de um material magnético.

2. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ímã permanente (44) é afixado a uma superfície de parede externa do núcleo do estator (42).

3. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o rotor (12) compreende adicionalmente um portador moldado (46) envolto em tomo do ímã permanente (44).

4. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o portador moldado (46) é formado integralmente por moldagem por injeção.

5. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as duas garras de polo (28) são espaçadas com uma abertura de fenda (36) formada entre elas, e a abertura de fenda (36) tem uma largura menor que quatro vezes um interstício de ar formado entre o núcleo do estator (10) e o rotor (12).

6. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as duas garras de polo (28) são espaçadas com uma abertura de fenda (36) formada entre elas, e a abertura de fenda (36) tem uma largura menor que duas vezes um interstício de ar mínimo formado entre o núcleo do estator (10) e o rotor (12).

7. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que cada garra de polo (28) inclui uma porção de parede (34) se estendendo do braço de conexão (26) na direção da outra garra de polo (28), e duas porções de parede (34) das duas garras de polo (28) se estendem em direções opostas e definem uma abertura de fenda (36) entre elas.

8. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as duas garras de polo (28) formam uma superfície de polo em arco (32) circundando o rotor (12), a superfície de polo em arco (32) de cada garra de polo (28) é rebaixada para dentro para formar uma ranhura de arranque (38), a ranhura de arranque (38) é desviada de um eixo geométrico central da garra de polo (28), e as duas ranhuras iniciais (38) são espaçadas a 180 graus ao longo da direção circunferencial.

9. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o núcleo de rotor (42) do rotor (12) é oco e cilíndrico e define um furo transpassante (48) para receber um eixo rotativo (62) no mesmo.

10. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um ímã permanente (44) compreende dois ímãs permanentes espaçados (44), o portador moldado (46) compreende um anel externo (60) cobre as superfícies de parede externa dos ímãs permanentes (44) e duas placas laterais (64) enchidas no espaço entre os dois ímãs permanentes (44), e as placas laterais (64) são conectadas integralmente com o anel externo (60).

11. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a superfície de parede interna (52) do ímã permanente (44) é afixada ao núcleo de rotor (42), uma superfície de parede externa (50) inclui uma superfície em arco (56) e duas superfícies planas (58) formadas em duas extremidades da superfície em arco (56), a superfície em arco (56) da superfície de parede externa (50) é coaxial com a superfície de parede interna (52), duas superfícies de parede de conexão (54) são formadas entre a superfície de parede interna (52) e as duas superfícies planas (58) da superfície de parede externa (50), e as duas superfícies de parede de conexão (54) são coplanares.

12. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a superfície de parede (54) é perpendicular à superfície plana (58), e as superfícies planas (58) no mesmo lado dos dois ímãs permanentes (44) são coplanares.

13. Motor de ímã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a porção de extremidade (14) e as porções de braço (24) são respectivamente formadas pelo empilhamento de uma pluralidade de laminações e são conectadas mecanicamente, um da porção de braço (24) e da porção de extremidade (14) forma uma ranhura de bloqueio (18), o outro da porção de braço (24) e a porção de extremidade (14) forma um bloco de bloqueio (20), e o bloco de bloqueio (20) é engatado na ranhura de bloqueio (18) para conectar a porção de braço (24) e a porção de extremidade (14).