CN104348268A - 单相无刷电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单相无刷电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，所述转子包括若干永久磁极，所述定子包括磁芯和绕设于磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括外环部、内环部和若干连接于所述内、外环部之间的绕线部，所述绕组绕设于绕线部上，所述转子收容于所述内环部内，所述定子内环部和转子之间形成均匀气隙，所述内环部位于相邻绕线部之间的部分的内表面设凹陷，所述凹陷的中心偏离所述相邻绕线部的对称中心，所述电机的起动角大于45度电角度且小于135度电角度，从而使得电机转子可实现双方向起动。

Description

单相无刷电机
技术领域
本发明涉及一种单相无刷电机，尤其涉及一种可双方向起动的单相无刷电机。
背景技术
图8所示为一种现有技术的单相无刷电机，电机定子铁芯采用整体式结构，即定子铁芯的外环部和齿部同时成型为一体式结构，相邻齿部的极靴之间设槽口，极靴与转子相对的内表面与转子磁铁之间形成不均匀气隙。此种结构的单相无刷电机，由于槽口的存在会导致电机产生较大的定位力矩，从而产生震动和噪声。而且，由不均匀气隙产生的定位作用受槽口的制约，定位起动角度小，起动可靠性差，且转子只能从一个方向起动。定子铁芯为一体式结构，生产中往往只能采用往复穿梭式绕线机，绕线生产效率低，费时费料。
有鉴于此，本发明旨在提供一种新型的可双方向起动的单相无刷电机。
发明内容
本发明提供一种单相无刷电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，所述转子包括若干永久磁极，所述定子包括磁芯和绕设于磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括外环部、内环部和若干连接于所述内、外环部之间的绕线部，所述绕组绕设于相应的绕线部上，所述转子收容于所述内环部内，所述定子内环部和转子之间形成基本均匀的气隙，所述内环部位于相邻绕线部之间的部分的朝向转子的内表面上设凹陷，所述凹陷的中心偏离所述相邻绕线部的对称中心，所述电机的起动角大于45度电角度且小于135度电角度，从而使得电机转子可双实现方向起动。
优选地，所述内环部的内表面位于以转子中心为圆心的同心圆上。
优选地，所述内环部的位于相邻绕线部之间的部分设磁桥。
优选地，所述内环部的外表面对应磁桥处设凹槽。
可选地，所述内环部的对应磁桥处设孔洞。
优选地，所述凹陷的个数与绕线部的个数及转子磁极的极数皆相等。
优选地，所述绕线部与内环部和外环部其中之一或全部分离成型。
优选地，所述凹陷沿电机轴向贯穿所述定子磁芯内环部的内表面。
可选地，所述凹陷沿电机轴向间隔设置于所述定子磁芯内环部的内表面。
优选地，所述定子磁芯由两种定子芯片或芯片组沿电机轴向交替层叠而成，所述凹陷设置于其中一种芯片或芯片组上。
本发明实施例所举的单相无刷电机，起动角大于45度电角度且小于135度电角度，所述电机转子可实现双方向起动；内环部凹陷的位置和大小可根据设计需要方便调整，起动可靠；内环部的位于相邻绕线部之间的部分采用磁桥连接，避免了现有技术中相邻定子极部之间设置槽口而引起磁阻突变，从而可降低电机的定位转矩；定子磁芯采用分体式结构时，使得在绕线部与外环部/内环部组装之前可以采用双飞叉绕线机进行绕线，绕线生产效率高。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的单相无刷电机的立体示意图。
图2是图1的单相无刷电机的定子磁芯的立体示意图。
图3是图1的单相无刷电机的沿电机轴向的端面示意图。
图4和图5分别示出不同实施方式的定子磁芯。
图6是本发明另一实施方式的单相无刷电机的端面示意图。
图7是本发明再一实施方式的单相无刷电机的端面示意图。
图8所示为现有技术的单相无刷电机的沿电机轴向的端面示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为了便于清晰描述，而并不限定比例关系。
请参阅图1至图3，本发明一较佳实施方式的单相无刷电机10包括定子30和相对定子30旋转的转子70。
所述定子30包括磁芯40和绕设于磁芯40上的绕组50。所述定子磁芯40由导磁材料制成如由导磁芯片（业界常用硅钢片）沿电机轴向层叠而成，包括外环部42、内环部44和若干连接于内、外环部44、42之间的绕线部46。本发明所称的环部是指沿周向连续延伸而成的封闭结构。优选地，所述绕线部46沿电机周向均匀间隔分布，每一绕线部46基本沿电机径向从内环部44延伸至外环部42。本实施例中，所述绕线部46与内环部44一体成型成一整体，绕线部46与外环部42之间为分体式结构，即外环部42与绕线部46分离成形，然后再组装在一起。所述绕组50绕设于相应的绕线部46上，所述转子70收容于所述内环部44内。所述内环部44位于相邻绕线部46之间的部分的朝向转子70的内表面上设凹陷442，所述凹陷442的中心偏离所述相邻绕线部46的对称中心，即：通过凹槽442中心与转子中心的直线L1与相邻绕线部46的对称中心L2之间存在夹角。
优选地，所述凹陷448沿电机轴向贯穿所述定子磁芯内环部44的内表面。
可以理解地，所述凹陷448也可以沿电机轴向间隔设置于所述定子磁芯内环部44的内表面，如所述定子磁芯40由两种定子芯片/芯片组沿电机轴向交替层叠而成，所述凹陷设置于其中一种芯片/芯片组上。
优选地，所述内环部44的内表面位于以转子70中心为圆心的同心圆上，这样，定转子之间（内环部44内表面与转子70外表面之间）的气隙基本为均匀气隙。内环部44的外周表面形状不限。
优选地，所述内环部44的位于相邻绕线部46之间的部分设磁桥444，磁桥444的至少部分位置的径向宽度小于内环部44其他部位的径向宽度。
优选地，所述内环部44的外表面对应磁桥442处设凹槽446。在本实施例中，所述凹槽446的个数为2个。当然，根据设计需要也可以是1个，如图4所示；3个如图5所示，或其他数量。凹槽446的形状可以是圆弧形、方形等其他任何形状。
可以理解地，还可以通过在内环部44的对应磁桥444位置处设置孔洞448以形成磁桥，如图6所示。
可以理解地，每一绕线部46可通过焊接或各种机械连接方式（如设燕尾槽的卡扣方式）固定连接至外环部42。
可以理解地，所述绕线部46也可以与外环部42一体成型，而与内环部44分离成型，在绕组50绕完后再将绕线部46与内环部44固定连接,如图6所示。
可以理解地，所述绕线部46也可以与外环部42及内环部44皆分离成型，在绕组50绕完后再将绕线部46与外环部42及内环部44固定连接,如图7所示。
所述绕组50包括若干线圈，分别绕设于绕线部46上，每一线圈只绕设于一个绕线部46上，这样，线圈的个数等于绕线部46的个数。所述线圈连接成一相，具体连接方式不限，如可以直接串联、或两两先串联然后再并联、或直接并联等。
所述转子70包括转子磁芯72和设于转子磁芯72外表面的永久磁铁74，所述永久磁铁74形成若干沿周向间隔分布的永久磁极74，相邻磁极74的极性相反。优选地，所述永久磁铁74形成的永久磁极74的极数与定子绕线部46的个数及设于内环部44内表面上的凹陷442的个数相等，在本实施例中，所述转子形成4个永久磁极。当然，所述转子也可以形成2个、6个、8个等其他数量的永久磁极。
当电机处于未通电状态时，相邻磁极74间的中性区分别正对定子内环部44的凹陷442，也即转子磁极的中心线L3分别与相应的相邻凹陷442对称中心线重合，从而使得转子磁极的中心线L3偏离每一相邻定子绕线部46（也称为定子极部）的中心线L4，L3偏离L4的角度称为起动角Q，数值与L1与L2之间的夹角相等。在本实施例中，所述起动角Q大于45度电角度且小于135度电角度，当电机定子绕组通以一方向的电流时，转子可以从一方向起动；当电机定子绕组通以相反方向的电流时，转子可以从相反方向进行起动。可以理解地，在起动角Q等于90度电角度（也即转子磁极的中心与相邻绕线部46的对称中心重合）时，转子70朝两个方向起动都比较容易，也即最容易实现双方向起动。当起动角Q偏离90度电角度时，转子朝其中一方向起动会比朝另一方向起动较容易。本申请发明人经多次实验发现，当起动角Q处于45度电角度至135度电角度范围时，转子朝两个方向起动的可靠性都比较好。
本发明实施例所举的单相无刷电机，定转子之间采用基本均匀气隙（除对应凹陷处及相邻磁极之间的中性区气隙以外），内环部凹陷的位置和大小可根据设计需要可方便调整，通过调整内环部凹陷的位置可方便调整电机起动角度，当起动角大于45度电角度且小于135度电角度时，所述电机转子可实现双方向起动，通过调整内环部凹陷的形状、大小、深度可调整电机起动前的定位力矩的大小；内环部位于相邻绕线部之间的部分采用磁桥连接，避免了现有技术中相邻定子齿极部之间设置槽口而引起磁阻突变，从而可降低电机的定位力矩；定子磁芯采用分体式结构，从而使得在绕线部与外环部组装之前可以采用双飞叉绕线机进行绕线，绕线生产效率高。
当然，如果不介意绕线生产效率，定子磁芯亦可采用整体式结构，即绕线部46与内、外环部42、44一体成型成整体式结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单相无刷电机，包括定子和可相对定子旋转的转子，所述转子包括若干永久磁极，所述定子包括磁芯和绕设于磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括外环部、内环部和若干连接于所述内、外环部之间的绕线部，所述绕组绕设于相应的绕线部上，所述转子收容于所述内环部内，其特征在于：所述定子内环部和转子之间形成基本均匀的气隙，所述内环部位于两相邻绕线部之间的部分的朝向转子的内表面上设凹陷，所述凹陷的中心偏离所述相邻绕线部的对称中心，所述电机的起动角大于45度电角度且小于135度电角度，从而使得电机转子可实现双方向起动。
2.如权利要求1所述的单相无刷电机，其特征在于，所述内环部的内表面位于以转子中心为圆心的同心圆上。
3.如权利要求1所述的单相无刷电机，其特征在于，所述内环部位于相邻绕线部之间的部分设磁桥。
4.如权利要求3所述的单相无刷电机，其特征在于，所述内环部的外表面对应磁桥处设凹槽。
5.如权利要求3所述的单相无刷电机，其特征在于，所述内环部的对应磁桥处设孔洞。
6.如权利要求1所述的单相无刷电机，其特征在于，所述凹陷的个数与绕线部的个数及转子磁极的极数相等。
7.如权利要求1所述的单相无刷电机，其特征在于，所述绕线部与内环部和外环部其中之一或全部分离成型。
8.如权利要求1至7任一项所述的单相无刷电机，其特征在于，所述凹陷沿电机轴向贯穿所述定子磁芯内环部的内表面。
9.如权利要求1至7任一项所述的单相无刷电机，其特征在于，所述凹陷沿电机轴向间隔设置于所述定子磁芯内环部的内表面。
10.如权利要求9所述的单相无刷电机，其特征在于，所述定子磁芯由两种定子芯片或芯片组沿电机轴向交替层叠而成，所述凹陷设置于其中一种芯片或芯片组上。
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