CN106849424B - 单相永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种单相永磁电机，包括定子和转子。所述定子包括定子磁芯和绕设于所述定子磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括外轭部和若干定子齿，所述每一定子齿包括绕线部和连接于所述绕线部一端的极靴，所述绕组绕设于对应的绕线部上，所述极靴包括极面，所述极面的中部位置沿所述定子轴线方向延伸设置第一定位槽，所述每一极面还开设至少一第二定位槽，所有第二定位槽设置于所述第一定位槽的同一侧，所述第一和第二定位槽使得转动容置于所述定子中的电机转子的初始位置偏离死点位置。所述定子使得转子启动可靠性高。

Description

单相永磁电机
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种单相永磁电机。
背景技术
现有技术的单相永磁电机的电机导磁芯片通常采用整体式结构，即，导磁芯片包括轭部以及从轭部向内伸出的齿部，所述轭部和齿部同时成型为一体式结构，相邻齿部的极靴之间设大槽口。由于大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，受槽口的制约，定位启动角度小，启动可靠性差。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种新型的可提高启动可靠性的单相永磁电机。
一种单相永磁电机，包括定子和转子，所述定子包括定子磁芯和绕设于所述定子磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括外轭部和若干定子齿，所述每一定子齿包括绕线部和连接于所述绕线部一端的极靴，所述绕组绕设于对应的绕线部上，所述极靴沿电机周向设置并共同围成一收容空间，所述转子可转动地容置于所述收容空间内，相邻极靴之间通过磁桥连接或通过槽口断开，所述极靴远离磁桥/槽口处设第一定位槽和至少一第二定位槽，所述第一和第二定位槽使得转动容置于所述定子收容空间内的电机转子的初始位置偏离死点位置。
作为一种优选方案，所述绕线部背离所述极靴的一端可拆卸地连接于所述外轭部。
作为一种优选方案，所述第一定位槽在垂直于所述定子轴线的平面上的投影面积大于所述第二定位槽在垂直于所述定子轴线的平面上的投影面积。
作为一种优选方案，所述每一极面开设多个第二定位槽，所述相邻两个第二定位槽中，靠近所述第一定位槽的第二定位槽在垂直于所述定子轴线的平面上的投影面积大于远离所述第一个定位槽的第二定位槽在垂直于所述定子轴线的平面上的投影面积。
作为一种优选方案，所述外轭部包括环设与内侧的若干卡持槽，所述绕线部一端设置连接部，所述连接部卡持于对应的所述卡持槽中。
作为一种优选方案，所述若干定子齿围成一个同心圆，相邻定子齿的相邻极靴之间形成一槽口。
作为一种优选方案，所述槽口的周向宽度为a，所述第一定位槽开口两端的直线距离为b1，所述定子磁芯与所述转子之间的气隙宽度为c，其中3a<b1<6c。
作为一种优选方案，其中c<a<3*c。
作为一种优选方案，靠近所述第一定位槽的第二定位槽的开口两端的直线距离为b2，其中2a<b2<b1。
作为一种优选方案，靠近所述第一定位槽的第二定位槽与所述定子磁芯轴心之间的连线与所述槽口中心到所述定子磁芯轴心的连线之间的夹角为σ，其中σ大于15度，小于35度。
作为一种优选方案，所述定子磁芯的极面位于与转子的轴心同心的圆柱面上。
本发明的单相永磁电机，通过在所述定子齿的极靴的中间开设第一定位槽和在所述极靴上位于所述第一定位槽的同一侧开设至少一第二定位槽，使得所述单相永磁电机的转子在启动时能够有效的避开启动死点，启动可靠性好。
附图说明
图1是本发明第一实施例的定子和转子的立体示意图；
图2是图1所示定子和转子的俯视图；
图3是图1所示定子磁芯的分解示意图；
图4是图3所示定子磁芯另一方向的分解示意图；
图5是另一实施方式的定子磁芯的示意图。
主要元件符号说明
电机 100
定子 20
定子磁芯 30
外轭部 31
卡持槽 312
第一定位部 313
第一卡持部 315
定子齿 33
绕线部 332
连接部 3321
第二定位部 3325
第二卡持部 3327
极靴 335
极面 3351
第一定位槽 3352
第二定位槽 3353
槽口 336
转子 50
转子磁芯 51
凹槽 512
永磁铁 53
气隙 60
磁桥 336’
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
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，本发明一实施方式提供的电机100，包括定子20和可相对定子20旋转的转子50。本实施方式中，所述电机100为单相永磁直流无刷电机。所述定子20包括定子磁芯(未标号)、位于定子磁芯两端的端盖(图未示)，所述定子20安装于两端盖之间，所述转子50转动地容置于所述定子20内，转子转轴的两端通过轴承安装至端盖。
所述定子20还包括绝缘线架和绕组(图未示)，所述绝缘线架安装于所述定子磁芯上，所述绕组绕设于所述对应的绝缘线架，所述定子磁芯与所述绕组之间通过所述绝缘线架隔离，以起到绝缘的作用。
请参阅图2及图3，本实施方式中，所述定子磁芯由多个导磁芯片30沿所述电机的轴向层叠而成，所述导磁芯片30由具导磁性能的软磁性材料制成，其可以为硅钢片、矽钢片等。所述每一导磁芯片30包括外轭部31和定子齿33。本实施方式中，所述定子磁芯为4槽，即所述每一外轭部31的内侧安装4个定子齿33。所述每一外轭部31大体呈环形，其内侧环设若干卡持槽312，所述卡持槽312用于卡持所述对应的定子齿33。所述外轭部31包括一上表面和与所述上表面相对的一下表面(未标号)，本实施方式中，所述上表面和下表面为所述外轭部31上与所述外轭部31轴线垂直的两个正对的表面。每一所述外轭部31的上表面环设若干第一定位部313，每一所述第一定位部313向所述外轭部31下表面凹陷，于所述外轭部31下表面形成第一卡持部315(请参阅图4)。组装所述定子磁芯时，所述相邻两个导磁芯片30其中一个导磁芯片30的第一卡持部315分别卡持于另一导磁芯片30的对应的第一定位部313中，以使所述相邻两个导磁芯片30的外轭部31之间无法径向和周向移动。
可以理解，所述第一定位部313和第一卡持部315的形成可以为在所述外轭部31上表面通过冲压工艺，使得所述外轭部31的上表面形成一凹陷，即所述第一定位部313，并于所述外轭部31另下表面形成一凸起，即所述第一卡持部315。
所述每一定子齿33包括一体成型的绕线部332和极靴335。本实施方式中，所述绕线部332大体呈方形，其背离所述对应极靴335的一端设置一连接部3321，所述连接部3321卡持于所述对应的卡持槽312中，以使所述定子齿33连接于所述外轭部31。所述绕线部332包括第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面(未标号)，本实施方式中，所述第一侧面和第二侧面为所述绕线部332上与所述定子齿33轴线垂直的两个正对的表面。所述每一绕线部332的第一侧面设置至少一个第二定位部3325，每一所述第二定位部3325向所述绕线部332的第二侧面凹陷，于所述绕线部332的第二侧面形成第二卡持部3327(请参阅图4)。
组装所述定子磁芯时，所述依次叠放的两个定子齿33之中的其中一个定子齿33的第二卡持部3327卡持于另一定子齿33对应的第二定位部3325中，以使所述依次叠放的两个定子齿33之间无法径向和周向移动。
本实施方式中，所述极靴335包括一弧形极面3351，所述弧形极面3351的弧长接近所述极面3351所在圆周的四分之一。所述极面3351上开设第一定位槽3352和至少一第二定位槽3353。优选地，所述第一定位槽3352开设于所述极面3351的对应相应绕线部的中间位置处，所述若干第二定位槽3353依次设置于所述极面3351上，本实施方式中，所述若干第二定位槽3353位于所述第一定位槽3352的同一侧。本实施方式中，所述第一定位槽3352于所述极面3351的中部位置沿所述定子20轴向方向延伸设置。相邻两个所述第二定位槽3353中，靠近对应第一定位槽3352的一个第二定位槽3353在垂直于所述定子20轴线的平面上的投影面积大于远离所述第一定位槽3352的第二定位槽3353在垂直于所述定子20轴线的平面上的投影面积。
所述若干导磁芯片30依次叠放安装形成所述定子磁芯后，所述极靴335围成一容置所述转子50的容置空间(未标号)。所述转子50包括转子磁芯51和永磁铁53，所述永磁铁53形成若干个永久磁极，本实施方式中，所述转子磁芯51中心被一转轴(图未示)穿过并固定在一起。该转子磁芯的外周表面设有若干轴向延伸的凹槽512，每个凹槽512位于相邻的两个磁极的分界处，以减少磁泄漏。本实施方式中，所述永磁铁53为环形永磁体，其套设于所述转子磁芯51上。所述转子50转动地容置于所述定子20的容置空间后，所述永磁铁53的外周侧与所述极靴335之间形成一气隙60以便转子可相对定子旋转。
本实施方式中，所述转子的轴心与所述定子的轴心重合，使得所述气隙60为均匀间隙。具体的，每一所述极靴335的极面3351到所述磁铁53的外周表面的最短距离均相等。
每一定子磁芯30的四个定子齿33安装于对应的外轭部31后，所述四个极靴335的四个极面3351围成一圆形，其中一定子齿33的极靴335与相邻的定子齿33的极靴335之间形成一槽口336。优选地，所述槽口336位于相邻两绕线部的中间位置处(即从槽口至相邻两绕线部的中心线的距离相等)。可选地，所述槽口336也可稍微偏离相邻两绕线部的中间位置。
请参阅图2，具体的，为更加清楚的描述所述第一定位槽3352、第二定位槽3353、槽口336及气隙60之间的大小关系，现定义所述槽口336的周向宽度为a，所述第一定位槽3352开口两端的直线距离为b1，所述第二定位槽3353的开口两端的直线距离为b2，所述气隙60的宽度为c。其中，3a<b1<6c，2a<b2<b1，c<a<3c，即所述第一定位槽3352开口两端的直线距离大于三倍的槽口336的宽度，小于六倍的气隙60的宽度。所述第二定位槽3353的开口宽度大于两倍的槽口336的宽度，小于第一定位槽3352的开口两端的直线距离。所述槽口336的宽度大于气隙60的径向宽度，小于三倍的气隙60的宽度。靠近所述第一定位槽3352的第二定位槽3353与所述定子磁芯30的轴心之间的连线与所述槽口336到所述对应定子磁芯30轴心的连线之间的夹角为α，其中α大于15度，小于35度。
可以理解，所述定子磁芯30由导磁材料制成，例如由导磁芯片(业界常用硅钢片)沿电机轴向层叠而成。定位槽37的形状可以是圆弧形、方形等形状。
所谓死点位置是指定子绕组通电时转子所受力矩为零的位置。本实施例中，所述极面3351上开设第一定位槽3352和至少一第二定位槽3353，当转子位于初始位置即定子绕组未通电时，所述转子相邻的两个磁极的分界处的中性区分别位于所述相邻的第一定位槽3352和第二定位槽3353之间，所述启动角小于90度电角度。所述电机100的转子50比较容易实现单方向启动，从图2看，所述转子50较容易实现逆时针方向启动。
可以理解，所述定子20的多个定子磁芯30还可以为一体成型。
本发明的电机100的定子20由分体式定子磁芯30叠放组成，所述定子磁芯30包括可拆分的外轭部31和定子齿33，通过在所述定子齿33的极靴335的中间开设第一定位槽3352和在所述极靴335上位于所述第一定位槽3352的同一侧开设至少一第二定位槽3353，使得所述电机100的转子50在启动时能够有效地避开启动死点，启动可靠性好。
可以理解地，本发明的电机100的定子磁芯也可以采用整体式芯片，即定子齿33与外轭部31为不可拆分式，采用可拆分式有利于定子绕组的绕设。
可以理解地，当所述若干导磁芯片30依次叠置形成所述定子磁芯后，所述第一定位槽和第二定位槽可以为连续贯穿所述极靴的通槽或间断延伸的间断槽。所述第一定位槽和第二定位槽可以沿平行电机轴向延伸或相对电机轴向倾斜延伸。
如图5所示，可以理解地，所述第一定位槽3352和第二定位槽3353可以设在极面上，也可以设在极靴的远离极面的位置；相邻齿33的极靴之间也可以通过具有较大磁阻的磁桥(如极靴在磁桥处横截面积急剧减小从而磁阻急剧增加)336’连接。
以上所述，仅为本发明的较佳实施方式，并非是对本发明作任何形式上的限定。如定子磁芯除了采用前面描述的叠片形式，还可以采用粉末冶金的方式一体成型定子轭部和定子齿部，另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种单相永磁电机，包括定子和转子，所述定子包括定子磁芯和绕设于所述定子磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括外轭部和若干定子齿，每一所述定子齿包括绕线部和连接于所述绕线部一端的极靴，所述绕组绕设于对应的绕线部上，所述极靴沿电机周向设置并共同围成一收容空间，所述转子可转动地容置于所述收容空间内，相邻极靴之间通过磁桥连接或通过槽口断开，其特征在于：所述极靴远离磁桥/槽口处设第一定位槽和至少一第二定位槽，所述第一定位槽和第二定位槽开设在所述极靴朝向转子的极面上，所述第一和第二定位槽使得转动容置于所述定子收容空间内的电机转子的初始位置偏离死点位置。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述第一定位槽在垂直于电机轴线的平面上的投影面积大于所述第二定位槽在垂直于所述定子轴线的平面上的投影面积。
3.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述第一定位槽位于或靠近对应相应绕线部的中间位置处。
4.如权利要求3所述的电机，其特征在于：所述每一极靴开设多个第二定位槽，相邻两个所述第二定位槽中，靠近所述第一定位槽的第二定位槽在垂直于电机轴线的平面上的投影面积大于远离所述第一定位槽的第二定位槽在垂直于所述定子轴线的平面上的投影面积。
5.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述外轭部包括环设于内侧的若干卡持槽，所述绕线部一端设置连接部，所述连接部卡持于对应的所述卡持槽中。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的电机，其特征在于：相邻极靴之间通过槽口断开，所述槽口的周向宽度为a，所述第一定位槽开口两端的直线距离为b1，所述定子磁芯与所述转子之间的气隙宽度为c，其中3a<b1<6c。
7.如权利要求6所述的电机，其特征在于：其中c<a<3*c。
8.如权利要求7所述的电机，其特征在于：靠近所述第一定位槽的第二定位槽的开口两端的直线距离为b2，其中2a<b2<b1。
9.如权利要求6所述的电机，其特征在于：靠近所述第一定位槽的第二定位槽与电机轴心之间的连线与所述槽口中心到电机轴心的连线之间的夹角为α，其中α大于15度，小于35度。
10.如权利要求1所述的单相永磁电机，其特征在于：所述定子磁芯的极面位于与转子的轴心同心的圆柱面上。
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