BR102016030159A2

BR102016030159A2 - Single-phase permanent magnet engine

Info

Publication number: BR102016030159A2
Application number: BR102016030159-9A
Authority: BR
Inventors: Li Yue; You Zhou Chui; Wang Yong; Li Yong
Original assignee: Johnson Electric S.A.
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2017-07-04
Also published as: MX2017000122A; CN106921272A; KR20170077057A; US20170187272A1; JP2017139947A

Abstract

motor de imã permanente monofásico. um motor de imã permanente monofásico inclui um estator e um rotor. o estator inclui um núcleo do estator com enrolamentos. o núcleo do estator inclui uma culatra e polos tipo garra. cada polo tipo garra forma uma face do polo de arco que é uma face curva involuta. todas as faces dos polos de arcos cooperativamente definem um espaço para receber o rotor. um entreferro irregular gradualmente variável é definido entre as faces dos polos de arcos e o rotor. quando o motor é desligado e para, o eixo geométrico do polo do rotor é deslocado do eixo geométrico central dos polos tipo garra em um certo ângulo para evitar que o rotor pare em uma posição de ponto morto, facilitando assim a próxima partida do motor.

Description

“MOTOR DE IMÃ PERMANENTE MONOFÁSICO” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção se refere a motores monofásicos de ímã permanente e, em particular, a um motor de rotor interno monofásico de ímã permanente.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Um motor de imã permanente monofásico no geral inclui um núcleo do estator, enrolamentos do estator e um rotor de ímã permanente. O núcleo do estator forma polos tipo garra, e os enrolamentos do estator são enrolados nos polos tipo garra. Quando os enrolamentos são energizados, os polos tipo garra são polarizados. Cada um dos polos tipo garra age como um polo magnético do núcleo do estator, e coopera com polos magnéticos permanentes do rotor de ímã permanente para impelir o rotor a girar continuamente, que adicionalmente aciona a carga para girar ou transladar, tal como, aciona uma janela para abrir ou fechar na aplicação de automóveis.

[003] Em geral, o número dos polos magnéticos do núcleo do estator do motor de imã permanente monofásico é o mesmo número dos polos magnéticos do rotor de ímã permanente. Em decorrência disto, quando o motor é desenergizado e parado, os polos magnéticos permanentes do rotor de ímã permanente ficam alinhados com os polos magnéticos do núcleo do estator ao longo da direção radial do motor, formando assim um ponto morto, que toma o rotor incapaz de dar partida quando o motor é energizado novamente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] Em vista do exposto, existe um desejo por um motor de imã permanente monofásico que pode efetivamente evitar a formação do ponto morto quando o motor é desligado, de forma que o motor possa dar partida com sucesso quando o motor é energizado novamente.

[005] Um motor de imã permanente monofásico inclui um estator e um rotor. O estator inclui um núcleo do estator e enrolamentos enrolados no núcleo do estator. O núcleo do estator inclui uma culatra e pelo menos dois polos tipo garra se estendendo a partir da culatra. Cada um dos polos tipo garra forma uma face do polo de arco. As faces dos polos de arcos dos polos tipo garra definem um espaço cooperativamente. O rotor é rotacionalmente disposto no espaço do estator. O rotor inclui pelo menos dois polos magnéticos permanentes. A face do polo de arco de cada polo tipo garra é uma face curva involuta, de maneira tal que um entreferro irregular é definido entre as faces dos polos de arcos e o rotor.

[006] Preferivelmente, cada um dos polos magnéticos permanentes compreende uma face polar magnética voltada para a face do polo de arco do estator, e o entreferro irregular é definido entre as faces dos polos de arcos e a face dos polos magnéticos.

[007] Preferivelmente, uma distância radial entre cada face do polo de arco e um eixo geométrico central do rotor que muda gradualmente de uma extremidade da face do polo de arco até a outra extremidade da face do polo de arco ao longo de uma direção circunferencial da face do polo de arco, o entreferro irregular entre cada face do polo de arco e o rotor gradualmente muda de uma extremidade até a outra extremidade.

[008] Preferivelmente, os polos tipo garra são espaçados um do outro, extremidades distais de cada dois polos tipo garra vizinhos definem uma fenda entre si, e as faces dos polos de arcos não são contínuas na direção circunferencial e são interrompidas nas fendas entre os polos tipo garra.

[009] Preferivelmente, a fenda entre os polos tipo garra vizinhos é 0~6 vezes um valor máximo do entreferro.

[0010] Preferivelmente, a fenda entre os polos tipo garra vizinhos é maior que duas vezes o valor máximo do entreferro e menor que quatro vezes o valor máximo do entreferro.

[0011] Preferivelmente, uma largura da fenda entre os polos tipo garra é substancialmente duas vezes a largura máxima do entreferro entre o estator e o rotor.

[0012] Preferivelmente, o núcleo do estator é um núcleo em formato de U, e dois braços se estendem a partir de duas extremidades da culatra, os dois braços são paralelos e espaçados um do outro, cada um dos braços forma um dos polos tipo garra em uma extremidade distai do mesmo, e uma superfície interna de cada polo tipo garra voltada para o outro polo tipo garra fica côncava para formar a face do polo de arco.

[0013] Preferivelmente, cada um dos polos tipo garra é em formato de C, e duas extremidades de cada um dos polos tipo garra se salientam em direção aos outros polos tipo garra para formar pontas do polo.

[0014] Preferivelmente, o núcleo do estator é um núcleo substancialmente em formato de 0, e compreende duas culatras paralelas e espaçadas uma da outra, dois braços respectivamente interconectam extremidades opostas das duas culatras, o número dos polos tipo garra é dois, os dois polos tipo garra se estendem perpendicularmente um em direção ao outro a partir dos meios das duas culatras, e uma superfície interna de cada polo tipo garra voltada para o outro polo tipo garra fica côncava para formar a face do polo de arco.

[0015] Preferivelmente, a culatra é anular, uma pluralidade de braços se estende radialmente e para dentro de uma superfície interna da culatra, à medida que polos tipo garra são respectivamente formados nas extremidades internas radiais dos braços, cada polo tipo garra é arqueado, e uma superfície interna radial de cada polo tipo garra fúnciona como a face do polo de arco do polo tipo garra.

[0016] Preferivelmente, o núcleo é formado por entrançamento de uma pluralidade de segmentos, cada um dos segmentos compreende uma porção da culatra arqueada, e um braço se estendendo a partir de uma superfície interna radial da porção da culatra, os polos tipo garra são respectivamente formados nas extremidades distais dos braços, uma extremidade de cada porção da culatra na direção circunferencial se salienta para fora para formar uma aba, e a outra extremidade de cada porção da culatra fica côncava para definir um recesso, e a aba de cada porção da culatra engata no recesso de uma porção da culatra vizinha para formar a culatra anular.

[0017] Preferivelmente, a culatra é substancialmente retangular, dois braços se estende a partir das superfícies internas de dois lados opostos da culatra, o número dos polos tipo garra é dois, os dois polos tipo garra são respectivamente formados em extremidades distais dos braços, dois polos tipo garra auxiliares são conectados nas superfícies internas dos outros dois lados opostos da culatra, os dois polos tipo garra e os dois polos tipo garra auxiliares são altemadamente arranjados ao longo da direção circunferencial, um tamanho radial de cada polo tipo garra auxiliar é menos que de cada polo tipo garra, e uma superfície interna de cada um dos polos tipo garra e dos polos tipo garra auxiliares fica côncava para formar a face do polo de arco.

[0018] Preferivelmente, a culatra é oblonga, os dois braços se estendem integralmente a partir de um par de lados menores da culatra, e os dois polos tipo garra auxiliares são formados separadamente e então conectados a um par de lados maiores da culatra, respectivamente.

[0019] Preferivelmente, a face do polo de arco de cada polo tipo garra auxiliar é uma face curva involuta, e o entreferro entre a face do polo de arco de cada polo tipo garra auxiliar e o rotor é irregular.

[0020] Preferivelmente, a face do polo de arco de cada um dos polos tipo garra e polos tipo garra auxiliares se estende espiralmente para fora ao longo de uma mesma direção circunferencial.

[0021] Preferivelmente, os enrolamentos são enrolados apenas nos braços que são conectados nos polos tipo garra.

[0022] Em comparação com a técnica anterior, o núcleo do motor de imã permanente monofásico da presente descrição forma faces involutas do polo em arco, e o estator e o rotor formam a entreferro irregular, que faz com que o polo eixo geométrico do rotor fique deslocada do eixo geométrico central dos polos tipo garra em um certo ângulo quando o motor é deslizado e para, de maneira tal que o rotor do motor é impedido de parar na posição de ponto morto, facilitando assim a partida seguinte do motor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] Fig. 1 é uma vista esquemática de um motor de imã permanente monofásico de acordo com uma modalidade da presente descrição.

[0024] Fig. 2 é uma vista frontal do motor da Fig. 1.

[0025] Fig. 3 é uma vista esquemática de um núcleo do estator do motor da Fig. 1.

[0026] Fig. 4 é uma vista esquemática de um motor de imã permanente monofásico de acordo com uma outra modalidade da presente descrição.

[0027] Fig. 5 é uma vista frontal do motor da Fig. 4.

[0028] Fig. 6 é uma vista esquemática do núcleo do estator do motor da Fig. 4.

[0029] Fig. 7 é uma vista esquemática de um motor de imã permanente monofásico de acordo com uma outra modalidade da presente descrição.

[0030] Fig. 8 é uma vista frontal do motor da Fig. 7.

[0031] Fig. 9 é uma vista ampliada de metade do motor da Fig. 7.

[0032] Fig. 10 é uma vista esquemática de um estator do motor da Fig. 7.

[0033] Fig. 11 é uma vista frontal do estator da Fig. 10.

[0034] Fig. 12 é uma vista parcialmente explodida do estator da Fig. 11.

[0035] Fig. 13 é uma vista esquemática do núcleo do estator da Fig. 11.

[0036] Fig. 14 é uma vista esquemática de um rotor do motor da Fig. 7.

[0037] Fig. 15 é uma vista esquemática de um motor de acordo com ainda uma outra modalidade alternativa da presente descrição.

[0038] Fig. 16 é uma vista frontal do motor da Fig. 15.

[0039] Fig. 17 é uma vista esquemática do estator do motor da Fig. 15.

[0040] Fig. 18 é uma vista frontal do estator da Fig. 17.

[0041] Fig. 19 é uma vista esquemática do núcleo do estator da Fig. 18.

[0042] Fig. 20 é uma vista esquemática do rotor do motor da Fig. 15 [0043] Fig. 21 é uma vista frontal do rotor da Fig. 20.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0044] O motor de imã permanente monofásico da presente descrição pode ser usado para acionar direta ou indiretamente (por meio de mecanismos de transmissão, tais como uma engrenagem, uma engrenagem de rosca sem fim, uma rosca sem fim e semelhantes) o equipamento externo, tais como janelas de automóveis, rodas de brinquedos, hélices, para transladar ou girar. Soluções técnicas e vantagens da presente invenção ficarão aparentes em consideração à descrição seguinte de modalidades do motor de imã permanente monofásico da presente invenção com referência aos desenhos anexos. Os desenhos são para referência e ilustração apenas, e não devem ser considerados limitantes. Dimensões de componentes e recursos mostrados nos desenhos são no geral escolhidos por conveniência e clareza de apresentação e não estão necessariamente mostrados em escala.

[0045] Fig. 1 mostra uma modalidade do motor de imã permanente monofásico da presente descrição. Preferivelmente, o motor é um motor de rotor interno, e inclui um estator 40 com um núcleo do estator 10 feito de um material condutor magnético macio, e um rotor de ímã permanente 12 rotacionalmente disposto no núcleo do estator 10. Favor referir-se à Fig. 2 e Fig. 3, nesta modalidade, o núcleo do estator 10 é um núcleo em formato de U, e inclui uma culatra em formato de bloco 14 e dois braços 16 que se estendem perpendicularmente e para fora das duas extremidades da culatra 14, respectivamente. Os braços 16 permitem que os enrolamentos sejam enrolados neles. Uma extremidade distai de cada braço 16 forma um polo tipo garra 18. Quando o motor é iniciado, os enrolamentos enrolados nos braços 16 são energizados para gerar campo eletromagnético induzido, que faz com que os polos tipo garra 18 sejam polarizados. Os polos tipo garra polarizados 18 funcionam como polos magnéticos do núcleo 10. Os dois polos tipo garra 18 têm polaridades opostas a qualquer momento. Nos desenhos, alguns elementos do estator, tais como enrolamentos, um circuito elétrico para controlar correntes elétricas dos enrolamentos e um cárter do motor, não estão mostrados, que podem ser partes correspondentes do motor de imã permanente monofásico da técnica.

[0046] Preferivelmente, a culatra 14 e os dois braços 16 do núcleo 10 são respectivamente formados empilhando uma pluralidade de laminações, e as laminações são então montadas umas nas outras por conexões mecânicas para formar o núcleo 10. Assim, os enrolamentos podem ser primeiramente enrolados em cada um dos braços 16, e então os braços 16 com enrolamentos enrolados neles são conectados na culatra 14, de maneira tal que os enrolamentos possam ser enrolados mais convenientemente e rapidamente, sem que sejam submetidos a limitações da construção e tamanho do núcleo 10. Preferivelmente, a culatra 14 fica côncava para dentro para formar encaixes de travamento 20 em duas posições próximas das duas extremidades da culatra 14. Cada um dos braços 16 se salienta para fora para formar um bloco de travamento 22 em uma extremidade da mesma voltada para a culatra 14. Durante montagem, o bloco de travamento 22 de cada braço 16 engata em um encaixe de travamento correspondente 20 da culatra 14 para conectar os braços 16 e a culatra 14 um no outro para formar o núcleo 10. Preferivelmente, os encaixes de travamento 20 e os blocos de travamento 22 formam conexões tipo rabo de andorinha, evitando desencaixe depois da conexão. Em outras modalidades, os encaixes de travamento 20 podem também ser formados nos braços 16 e, correspondentemente, os blocos de travamento 22 são formados na culatra 14.

[0047] Os dois braços 16 são ambos alongados, sendo paralelos e espaçados um do outro. Os polos tipo garra 18 são formados nas extremidades dos braços 16 afastados da culatra 14. Um espaço 24 é definido entre os dois polos tipo garra 18 para receber o rotor 12 nele. Uma superfície interna de cada polo tipo garra 18 voltada para o espaço 24 funciona como uma face do polo de arco 26 do polo tipo garra 18, que é uma face curva suave côncava. Nesta modalidade, os polos tipo garra 18 são substancialmente em formato de C, e a face do polo de arco 26 de cada um dos polos tipo garra 18 é uma face curva involuta. Cada face do polo de arco 26 se estende progressivamente espiralmente para fora ao longo da direção no sentido anti-horário, como visto pelo aspecto ilustrado na Fig. 3. Em outras palavras, o diâmetro de cada face do polo de arco 26 aumenta gradualmente ao longo da direção no sentido anti-horário. O espaço 24 envolto pelas faces dos polos de arcos 26 dos polos tipo garra 18 é irregular, e é em formato de coluna substancialmente circular. Uma distância entre cada das faces dos polos de arcos 26 e um eixo geométrico central do espaço 24, isto é, um eixo geométrico central do rotor 12, aumenta gradualmente ao longo de uma direção espiral das faces dos polos de arcos 26, isto é, a direção no sentido anti-horário.

[0048] Nesta modalidade, como mostrado na Fig. 2, o rotor 12 no todo tem uma seção transversal oblíqua, e um eixo rotativo (não mostrado) é inserido em um interior do rotor 12, para conectar e, consequentemente, acionar uma carga para operar. O rotor 12 inclui polos magnéticos permanentes 28, que são os mesmos dos polos tipo garra 18 do núcleo do estator 10 em número. Uma superfície externa de cada polo magnético permanente 28 funciona como uma face do polo magnético 30 do mesmo, que é oposta à face do polo de arco 26 do polo tipo garra 18. Preferivelmente, as faces dos polos magnéticos 30 dos polos magnéticos permanentes 28 são localizadas em uma superfície cilíndrica que tem um eixo geométrico central coincidindo com o do rotor 12. Preferivelmente, o diâmetro externo da superfície cilíndrica é menor que um valor mínimo do diâmetro das faces dos polos de arcos 26 dos polos tipo garra 18 do núcleo do estator 10. Durante montagem, o eixo geométrico central do rotor 12 é mantido coincidente com o eixo geométrico central do espaço 24 entre os polos tipo garra 18. As faces dos polos magnéticos 30 dos polos magnéticos permanentes 28 do rotor 12 ficam voltadas para e são espaçadas das faces dos polos de arcos 26 dos polos tipo garra 18 do núcleo 10 ao longo da direção radial, com um entreferro 32 definido entre elas, que evita interferência do rotor 12 durante rotação com o núcleo 10, garantindo assim rotação estável do rotor 12.

[0049] Por causa das faces dos polos de arcos involutas 26 dos polos tipo garra 18 do núcleo 10, a entreferro 32 definida entre cada face do polo de arco 26 e a face do polo magnético correspondente 30 do rotor 12 tem uma largura radial gradualmente crescente ao longo da direção espiral da face do polo de arco 26, isto é, a direção no sentido anti-horário. Assim, o estator 40 e o rotor 12 definem o entreferro irregular gradualmente variável 32 entre eles, de maneira tal que, quando o motor é desligado e para, o eixo geométrico do polo do rotor 12 é deslocado do eixo geométrico central de cada polo tipo garra 18 em um certo ângulo, isto é, evita a posição de ponto morto, assegurando assim a partida bem-sucedida do motor quando o motor é energizado novamente. Deve-se entender que, em outras modalidades, cada face do polo de arco 26 dos polos tipo garra 18 pode ser projetada para que sejam faces curvas involutas que se estendem espiralmente para fora ao longo da direção no sentido horário de acordo com a direção de rotação do motor, que similarmente cooperam com as faces dos polos magnéticos 30 dos polos magnéticos permanentes 28 do rotor 12 para formar um entreferro irregular entre eles, garantindo assim que o rotor 12 evita o ponto morto quando o motor para.

[0050] Preferivelmente, duas extremidades do polo tipo garra 18 de cada braço 16 ao longo da direção circunferencial se estendem para fora em direção ao outro braço 16 para formar pontas de polo 34, que fazem cada polo tipo garra 18 ter um maior comprimento de arco que é próximo a um semicírculo. Assim, pontas de polo opostas 34 dos dois polos tipo garra 18 definem uma fenda estreita 36 entre si, de maneira tal que as faces dos polos de arcos 26 dos dois polos tipo garra 18 não formam uma superfície circunferencial contínua, mas, em vez disso, são interrompidas pela fenda estreita ao longo da direção circunferencial para reduzir fuga de fluxo magnético e torque de borda, por meio disto obtendo operação eficiente e estável do motor. Mais preferivelmente, uma largura de descontinuidade das faces dos polos de arcos 26 na direção circunferencial, isto é, uma largura da fenda 36 entre os polos tipo garra 18, é substancialmente duas vezes a largura máxima do entreferro 32 entre o estator 40 e o rotor 12.

[0051] Figs. 4-6 mostram uma outra modalidade do motor de imã permanente monofásico da presente descrição, que difere principalmente em que: o núcleo do estator 10 do motor desta modalidade é um núcleo em formato de 0, e inclui duas culatras alongadas 14 paralelas e espaçadas uma da outra, dois braços 16 respectivamente interconectando extremidades opostas das duas culatras 14, e um polo tipo garra 18 se estendendo perpendicularmente a partir de um meio de cada culatra 14. Os dois polos tipo garra 18 são opostos e espaçados um do outro. Uma superfície interna de cada polo tipo garra 18 fica voltada para o outro côncavo do polo tipo garra 18 para formar uma face do polo de arco 26. As faces dos polos de arcos 26 dos dois polos tipo garra 18 definem um espaço 24 entre si para receber o rotor 12. Similarmente, como mostrado na Fig. 5 e Fig. 6, a face do polo de arco 26 de cada polo tipo garra 18 é uma face curva involuta, e coopera com as faces dos polos magnéticos 30 do rotor 12 para formar um entreferro irregular 32, que garante que o eixo geométrico do polo do rotor 12 fique deslocado do eixo geométrico central dos polos tipo garra 18 para dessa maneira evitar a posição de ponto morto quando o motor é desligado e para. Além disso, os dois polos tipo garra 18 são espaçados um do outro, e as faces dos polos de arcos 26 são interrompidas nas fendas 36 entre os polos tipo garra 18 e não são contínuas na direção circunferencial, por meio disso efetivamente reduzindo o vazamento de fluxo magnético.

[0052] Figs 7-14 mostram uma terceira modalidade do motor de imã permanente monofásico da presente descrição, que difere principalmente em que: o núcleo do estator 10 do motor desta modalidade é um núcleo em formato de anel que, como mostrado na Fig. 13, inclui uma culatra anular 14 e uma pluralidade de braços 16 (quatro braços 16 ilustrados nos desenhos) se estendendo radialmente e para dentro de um lado interno da culatra 14. Os enrolamentos 38 são enrolados nos braços 16 do núcleo 10, e cooperativamente formam o estator 40 do motor, como mostrado nas Figs. 10-11. Cada um dos braços 16 forma um polo tipo garra arqueado 18 em uma extremidade interna radial do mesmo. Extremidades distais dos polos tipo garra vizinhos 18 definem uma fenda 36 entre si. Uma superfície interna radial de cada polo tipo garra 18 é côncava e age como uma face do polo de arco 26 do polo tipo garra 18. Preferivelmente, como mostrado na Fig. 13, cada face do polo de arco 26 é uma face curva involuta e se estende espiralmente para fora ao longo da direção no sentido horário como visto pelo aspecto mostrado na figura. As faces dos polos de arcos 26 cooperativamente definem o espaço 24 que é substancialmente em formato de coluna para receber o rotor 12.

[0053] Preferivelmente, como mostrado na Fig. 12, o núcleo 10 é formado por entrançamento de uma pluralidade de segmentos 42. Cada um dos segmentos 42 inclui uma porção da culatra arqueada 44, um braço 16 se estendendo a partir de um meio de uma superfície interna radial da porção da culatra 44, e um polo tipo garra 18 formado em uma extremidade distai do braço 16. Uma extremidade da porção da culatra 44 na direção circunferencial se salienta para fora para formar uma aba 46, e a outra extremidade fica côncava para definir um recesso 48. Durante montagem, como mostrado na Fig. 12, a aba 46 de cada porção da culatra 44 engata no recesso 48 da porção da culatra vizinha 44, de maneira tal que as porções da culatra 44 são conectadas extremidade a extremidade para formar a culatra anular 14, e o núcleo 10 é por meio disto realizado. Em virtude de a culatra 14 ser formada pela pluralidade de segmentos emendados 42, os enrolamentos 38 podem ser enrolados nos braços 16 dos respectivos segmentos 42 antes da emenda dos segmentos 42. Assim, enrolamento dos enrolamentos 38 não é limitado pela construção e tamanho do núcleo 10. A fim de evitar curto-circuito dos enrolamentos 38, um suporte isolante 50 pode ser montado em tomo de cada um dos segmentos 42 para separar os segmentos 42 dos enrolamentos 38.

[0054] Como mostrado na Fig. 14, nesta modalidade, o rotor 12 inclui adicionalmente um núcleo do rotor 52. O núcleo do rotor 52 é em formato de coluna, e é fixamente montado em tomo do eixo 54 e é coaxial com o eixo 54. Os polos magnéticos permanentes 28 são afixados a uma superfície externa do núcleo do rotor 52, e o número dos polos magnéticos permanentes 28 é igual ao número dos polos tipo garra 18, ambos sendo quatro nesta modalidade. Cada um dos polos magnéticos permanentes 28 age como um polo magnético do rotor 12. Polos magnéticos permanentes vizinhos 28 têm polaridades opostas. Superfícies externam dos polos magnéticos permanentes 28 funcionam como as faces dos polos magnéticos 30 das mesmas, que ficam diretamente voltadas para as faces dos polos de arcos 26 dos polos tipo garra 18 do estator 40. Preferivelmente, as faces dos polos magnéticos 30 dos polos magnéticos permanentes 28 são normalmente localizadas em uma superfície cilíndrica que tem um eixo geométrico coincidente com o do eixo 54. Duas extremidades do eixo 54 se estendem para fora para conectar a uma carga. Preferivelmente, mancais 56 são montados em tomo do eixo 54 para suportar o eixo 54 para rotação.

[0055] Na montagem do rotor 12 e do estator 40 para formar o motor, como mostrado nas Figs. 7-9, em virtude de as faces dos polos de arcos 26 dos polos tipo garra 18 do estator 40 serem faces curvas involutas, as faces dos polos de arcos 26 cooperam com as faces dos polos magnéticos 30 dos polos magnéticos permanentes 28 do rotor 12 para definir O entreferro irregular 32 entre si. O entreferro 32 tem uma largura radial gradualmente crescente ao longo da direção espiral da face do polo de arco 26 (ao longo da direção no sentido horário como visto na Fig. 9), que garante que o eixo geométrico do polo do rotor 12 é deslocado do eixo geométrico central dos polos tipo garra 18 para evitar a posição de ponto morto quando o motor é desligado e para. Além do mais, as fendas 36 são definidas entre os polos tipo garra 18 do estator 40 e, em decorrência disto, as faces dos polos de arcos 26 dos polos tipo garra 18 são interrompidas nas fendas 36 entre os polos tipo garra 18. Portanto, as faces dos polos de arcos 26 dos polos tipo garra 18 não são contínuas na direção circunferencial, que efetivamente reduz a fuga de fluxo magnético e garante eficiência do motor.

[0056] Figs. 15-21 mostram o motor de imã permanente monofásico de acordo com uma quarta modalidade da presente descrição, que difere principalmente em que: o núcleo do estator 10 do motor desta modalidade é um núcleo retangular que, como mostrado na Fig. 19, inclui uma culatra retangular 14, dois braços 16 se estendendo a partir de dois lados opostos da culatra 14, um polo tipo garra 18 formado em uma extremidade distai de cada braço 16, e dois polos tipo garra auxiliares 58 formados nos outros dois lados opostos da culatra 14. Nesta modalidade, a culatra 14 é oblonga. Os dois braços 16 se estendem integralmente a partir de superfícies internas dos lados menores opostos da culatra 14 um em direção ao outro. O polo tipo garra 18 é formado em uma extremidade interna radial de cada polo tipo garra 18, e é arqueado. Os enrolamentos 38 são enrolados nos braços 16 e são localizados nos lados externos dos polos tipo garra 18. Os dois polos tipo garra auxiliares 58 são formados separadamente e então conectados nas superfícies internas dos lados maiores opostos da culatra 14, para magneticamente conduzir e ajudar os polos tipo garra 18 a formar circuitos de fluxo magnético. Os dois polos tipo garra 18 e os dois polos tipo garra auxiliares 58 são altemadamente arranjados ao longo da direção circunferencial, com fendas estreitas 36 formadas entre polos tipo garra 18 e polos tipo garra auxiliares 58 vizinhos. Superfícies internas de todos os polos tipo garra 18 e os polos tipo garra auxiliares 58 são côncavas para formar as faces dos polos de arcos 26. Todas as faces dos polos de arcos 26 são faces curvas involutas e espiralam para fora ao longo da direção no sentido horário, como visto pelo aspecto mostrado na Fig. 19. Nesta modalidade, um circuito de fluxo magnético é formado entre um polo tipo garra 18 e um polo tipo garra auxiliar vizinho 58 quando os enrolamentos são energizados e, portanto, o número dos circuitos de fluxo magnético é duas vezes o número dos polos tipo garra 18.

[0057] Como mostrado nas Figs. 20-21, o rotor 12 é rotacionalmente recebido no espaço 24 definido pelas faces dos polos de arcos 26 dos polos tipo garra 18 e dos polos tipo garra auxiliares 58. O rotor 12 inclui um eixo 54, um núcleo do rotor 52, uma pluralidade de polos magnéticos permanentes 28, e um cárter do rotor 60. O núcleo do rotor 52 é fixamente montado em tomo do eixo 54. Os polos magnéticos permanentes 28 são fixos na superfície externa do núcleo do rotor 52. O cárter do rotor 60 é montado em tomo e fixo nos polos magnéticos permanentes 28. Preferivelmente, o número dos polos magnéticos permanentes 28 é igual a um total dos números dos polos tipo garra 18 e dos polos tipo garra auxiliares 58. Uma superfície externa de cada polo magnético permanente 28 oposta ao núcleo do rotor 52 funciona como a face do polo magnético 30 do polo magnético permanente 28, e é localizada em uma superfície cilíndrica que tem um eixo geométrico coincidente com o do rotor 12. Depois da montagem do estator 40 e do rotor 12, por causa das faces dos polos de arcos involutas 26 do estator 40, a entreferro 32 entre o estator 40 e o rotor 12 é irregular. Uma largura radial do entreferro 32 aumenta gradualmente ao longo da direção espiral da face do polo de arco 26 do estator 40 (ao longo da direção no sentido horário vista pelo aspecto mostrado na Fig. 19), que efetivamente evita que o rotor 12 pare na posição de ponto morto quando o motor é desligado, e garante partida bem sucedida do rotor 12 quando o motor é energizado novamente. Ainda mais, o cárter do rotor 60 pode ser feito de um material magnético condutor e, neste caso, uma superfície circunferencial externa do cárter do rotor 60 funciona como a face do polo magnético 30 do rotor 12, que efetivamente reduz a entreferro 32 entre o estator 40 e o rotor 12, melhorando assim a eficiência do motor.

[0058] Nas modalidades apresentadas, a fenda entre os polos tipo garra vizinhos é 0~6 vezes um valor máximo do entreferro, preferivelmente, a fenda entre os polos tipo garra vizinhas é maior que duas vezes o valor máximo do entreferro e menor que quatro vezes o valor máximo do entreferro.

[0059] Nas modalidades apresentadas, embora o estator 40 e o rotor 12 do motor tenham algumas diferenças em construção e forma, suas operações são as mesmas em princípio. Quando o motor é energizado, uma corrente elétrica periodicamente alternada passa através dos enrolamentos 38 para gerar um campo eletromagnético induzido. Em decorrência disto, os polos tipo garra 18 do núcleo do estator 10 são polarizados, que interagem com os polos magnéticos permanentes 28 do rotor 12 para acionar o rotor 12 que adicionalmente aciona a carga para operar. Nas modalidades da presente descrição, todos os núcleos 10 dos estatores formam as faces dos polos de arcos involutas 26 que não são contínuas na direção circunferencial, e o estator 40 e o rotor 12 definem a entreferro irregular 32 entre si. Isto efetivamente evita que o rotor 12 pare na posição de ponto morto quando o motor é desligado, e facilita a partida seguinte do motor. Além do mais, isto pode reduzir a fuga de fluxo magnético e garantir eficiência do motor.

[0060] As modalidades supradescritas são ilustrativas, e não limitantes. Várias modificações podem ficar aparentes aos versados na técnica sem fugir do escopo da invenção, e todas tais modificações devem ficar dentro do escopo da presente invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Motor de imã permanente monofásico, caracterizado pelo fato de que compreende: um estator compreendendo um núcleo do estator e enrolamentos enrolados no núcleo do estator, o núcleo do estator compreendendo uma culatra e pelo menos dois polos tipo garra se estendendo a partir da culatra, cada um dos polos tipo garra formando uma face do polo de arco, as faces dos polos de arcos dos polos tipo garra cooperativamente definindo um espaço; e um rotor rotacionalmente disposto no espaço do estator, o rotor compreendendo pelo menos dois polos magnéticos permanentes, em que a face do polo de arco de cada polo tipo garra é uma face curva involuta, de maneira tal que um entreferro irregular é definido entre as faces dos polos de arcos e o rotor.

2. Motor de imã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma distância radial entre cada face do polo de arco e um eixo geométrico central do rotor gradualmente variável de uma extremidade da face do polo de arco para a outra extremidade da face do polo de arco ao longo de uma direção circunferencial da face do polo de arco, o entreferro irregular entre cada face do polo de arco e o rotor gradualmente muda de uma extremidade para a outra extremidade.

3. Motor de imã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que os polos tipo garra são espaçados um do outro, extremidades distais de cada dois polos tipo garra vizinhos definem uma fenda entre si, as faces dos polos de arcos não são contínuas na direção circunferencial e são interrompidas nas fendas entre os polos tipo garra.

4. Motor de imã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o núcleo do estator é um núcleo em formato de U, e dois braços se estendem a partir das duas extremidades da culatra, os dois braços são paralelos e espaçados um do outro, cada um dos braços forma um dos polos tipo garra em uma extremidade distai dos mesmos, e uma superfície interna de cada polo tipo garra voltado para o outro polo tipo garra fica côncava para formar a face do polo de arco.

5. Motor de imã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o núcleo do estator é um núcleo substancialmente em formato de Θ, e compreende duas culatras paralelas e espaçadas uma da outra, dois braços respectivamente interconectam extremidades opostas das duas culatras, o número dos polos tipo garra é dois, os dois polos tipo garra se estendem perpendicularmente um em direção ao outro a partir dos meios das duas culatras, e uma superfície interna de cada polo tipo garra voltada para o outro polo tipo garra fica côncavo para formar a face do polo de arco.

6. Motor de imã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a culatra é anular, uma pluralidade de braços se estende radialmente e para dentro de uma superfície interna da culatra, os polos tipo garra são respectivamente formados em extremidades internas radiais dos braços, cada polo tipo garra é arqueado, e uma superfície interna radial de cada polo tipo garra funciona como a face do polo de arco do polo tipo garra.

7. Motor de imã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o núcleo é formado por entrançamento de uma pluralidade de segmentos, cada um dos segmentos compreende uma porção da culatra arqueada, e um braço se estendendo de uma superfície interna radial da porção da culatra, os polos tipo garra são respectivamente formados em extremidades distais dos braços, uma extremidade de cada porção da culatra na direção circunferencial se salienta para fora para formar uma aba, e a outra extremidade de cada porção da culatra fica côncava para definir um recesso, e a aba de cada porção da culatra engata no recesso de uma porção da culatra vizinha para formar a culatra anular.

8. Motor de imã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a culatra é substancialmente retangular, dois braços se estendem a partir das superfícies internas de dois lados opostos da culatra, o número dos polos tipo garra é dois, os dois polos tipo garra são respectivamente formados em extremidades distais dos braços, dois polos tipo garra auxiliares são conectados nas superfícies internas dos outros dois lados opostos da culatra, os dois polos tipo garra e os dois polos tipo garra auxiliares são altemadamente arranjados ao longo da direção circunferencial, um tamanho radial de cada polo tipo garra auxiliar é menor que de cada polo tipo garra, uma superfície interna de cada um dos polos tipo garra e dos polos tipo garra auxiliares fica côncava para formar a face do polo de arco, e os enrolamentos são enrolado somente em tomo dos braços que são conectados nos polos tipo garra.

9. Motor de imã permanente monofásico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a culatra é oblonga, os dois braços se estendem integralmente a partir de um par de lados menores da culatra, e os dois polos tipo garra auxiliares são formados separadamente e então conectados a um par de lados maiores da culatra, respectivamente.

10. Motor de imã permanente monofásico de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, caracterizado pelo fato de que a face do polo de arco de cada polo tipo garra auxiliar é uma face curva involuta, o entreferro entre a face do polo de arco de cada polo tipo garra auxiliar e o rotor é irregular, a face do polo de arco de cada um dos polos tipo garra e polos tipo garra auxiliares se estende espiralmente para fora ao longo de uma mesma direção circunferencial.