CN109586425B - 电机装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机装置，包括定子及转子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括轭部、由轭部沿径向向外延伸的若干个齿，每个齿包括齿身以及由齿身末端沿周向延伸形成的齿冠，所述转子包括设于所述定子磁芯外围的转子轭部，以及设置于转子轭部内壁上用于形成若干个永久磁极的永久磁体，该定子磁芯的轭部的厚度D、内径R1、外径R2、每个所述齿身的宽度T以及每个所述齿冠的外表面与所述定子磁芯的轭部的中心轴线的距离R3至少满足下列条件之一：1.2<R2/R1<1.5；2<R3/R2<2.3；0.9<T/D<1.2。

Description

电机装置

【技术领域】

本发明涉及一种电机装置，特别涉及一种三相无刷直流电机。

【背景技术】

现在一些家用抽油烟机使用交流串激电机，交流串激电机存在一些不足，比如效率不高。现在市场上面的抽油烟机的电机的功率一般在300W以上，抽油烟机是很多家庭必备的，假设一个家庭平均每天使用两个小时抽油烟机，一个月的耗电量约为18度，有进一步降低能耗的空间。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种可以用于抽油烟机中的效率较高的无刷直流电机。

一种电机装置，包括定子及转子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括轭部、由轭部沿径向向外延伸的若干个齿，每个齿包括齿身以及由齿身末端沿周向延伸形成的齿冠，所述转子包括设于所述定子磁芯外围的转子轭部，以及设置于转子轭部内壁上用于形成若干个永久磁极的永久磁体，该定子磁芯的轭部的厚度D、内径R1、外径R2、每个所述齿身的宽度T以及每个所述齿冠的外表面与所述定子磁芯的轭部的中心轴线的距离R3至少满足下列条件之一：1.2<R2/R1<1.5；2<R3/R2<2.3；0.9<T/D<1.2。

在一个实施例中，所述永久磁体的内表面与齿冠的外表面相对且永久磁体的内表面与齿冠的外表面之间形成气隙以便转子可相对定子旋转，所述气隙为非均匀气隙，对应每一磁极处的气隙的径向宽度沿从该磁极的中间部位朝其周向两端的方向逐渐变大。

在一个实施例中，对应每一磁极处的气隙的径向宽度关于该磁极的周向中心线对称。

在一个实施例中，所述齿冠的外表面位于同一圆柱面上，所述圆柱面的中心与转子的中心共心。

在一个实施例中，所述定子还包括套设于定子磁芯的绝缘线架，所述绕组绕设在绝缘线架上，所述绝缘线架包括上线架和下线架，所述上线架和下线架分别从定子磁芯的轴向两端罩设定子磁芯，所述上线架和下线架均包括套设所述环形部的环部、套设所述齿身的罩部以及抵持所述齿冠的内表面的阻挡部。

在一个实施例中，所述阻挡部的轴向一端设有折边，所述折边至少部分地盖设所述齿冠的轴向端部的端面。

在一个实施例中，每个所述齿冠的外表面设置有凹槽，所述凹槽偏离齿冠的外表面的中央。

在一个实施例中，每个所述齿冠的外表面设置有两个凹槽，所述两个凹槽相对于与该齿冠对应的齿身对称。

在一个实施例中，在任意一个与所述转子轭部的中心轴线上垂直的截面上，每个所述永久磁体的两端与所述转子轭部的中心的连线之间的夹角的范围位于40度至43度之间。

在一个实施例中，所述永久磁极的内表面为弧面，极弧系数大于0.75。

本发明实施方式中的电机的效率在88.7％～89.9％之间，相对于一些现有的三相无刷直流电机，电机效率明显提高。

【附图说明】

图1为本发明的一个实施方式中的电机的立体示意图。

图2为图1所示电机的剖视图。

图3为显示图1所示的电机的定子和转子的俯视图，其中的一些元件被省略以。

图4为图1所示的电机的定子磁芯的立体图。

图5为图1所示的电机的线架的立体图。

图6为图1所示的电机的线架组装在定子磁芯的立体图。

图7为图1所示的电机的转子的俯视图。

【具体实施方式】

参考图1至3，在一个实施方式中，三相外转子直流无刷电机1包括定子10和围绕所述定子10的转子20。定子10包括由具有导磁性能的软磁性材料制成的定子磁芯11、套设于定子磁芯11的线架13以及绕设在线架13上的绕组15。

一并参考图4，所述定子磁芯11包括位于中心的环形部110，即定子轭部，以及由环形部110沿径向向外延伸的多个齿，相邻齿之间形成绕线槽。每个齿包括齿身112以及由齿身112末端沿周向延伸形成的齿冠114，相邻两个齿冠114之间形成绕线槽的槽口115，在一实施例中，各个槽口115在周向上的宽度一致，也即齿冠114沿周向均匀设置。在一实施例中，每个齿关于电机的通过该齿齿身中心的半径对称。可以理解地，根据设计需要，各槽口115大小可以不等，各齿冠的周向大小也可以不等。

环形部110大致呈空心柱状，环形部110的中心沿轴向贯穿形成通孔111。所述定子10还包括中空筒16以及连接于中空筒16一端的轴管17。中空筒16为圆柱形空筒，一端形成有盖部，另一端为开口端。轴管17由中空筒16的盖部伸出且与中空筒16所限定的空间相通，其用于固定安装定子磁芯11于其上。具体地，该轴管17穿设在定子磁芯11的环形部110的通孔111内。轴管17内设置轴孔，用于可转动地安装转子20的转轴21。

齿身112自环形部110的外壁沿径向向外延伸而出，且多个齿身112在环形部110的周向上均匀分布。每个齿身112的径向末端设置一个齿冠114，在一实施例中，齿冠114关于电机的通过齿身112中心的半径对称。齿冠114的外表面117，也即背离环形部110的表面，为弧面。在一实施例中，所述齿冠114的外表面117位于同一圆柱面上，所述圆柱面的中心与转轴21的中心同心。齿冠114的内表面118，也即朝向环形部110的表面，大致为平面。

在一个实施方式中，该定子磁芯11的轭部110的厚度D、内径R1、外径R2、每个所述齿身112的宽度T以及每个所述齿冠114的外表面与轭部110的中心轴线的距离R3至少满足下列条件之一：1.2<R2/R1<1.5；2<R3/R2<2.3；0.9<T/D<1.2。在此，轭部110，即环形部110的厚度D为环形部110的外表面(即与齿身112一端连接的表面)的半径R2与环形部110的内孔的半径R1之差。齿身112包括4个侧面，即两个相互平行且与与轭部110的中心轴线平行的侧面，以及两个相互平行且与轭部110的中心轴线垂直的侧面。齿身112的宽度T指该齿身112的与轭部110的中心轴线平行的两个侧面之间的距离。在本实施方式中，定子磁芯11满足上述全部条件。

如图5至6所示，所述线架13包括上线架131和下线架133，所述上线架131和下线架133分别从定子磁芯11的轴向两端罩设定子磁芯11。

所述上线架131和下线架133的形状与结构基本相同，依据装设的位置不同，上线架131和下线架133相向摆放。上线架131和下线架133均包括套设所述定子磁芯11环形部110的环部130、套设所述齿身112的罩部132以及抵持所述齿冠114的内表面118的阻挡部134。环部130大致为圆管状，围设在定子磁芯环形部110的外壁。环部130的轴向顶端设有呈环状的朝内延伸的端边136。端边136盖在环形部110的顶端面上。环部130的侧壁开设若干开口(未标示)，开口处形成所述罩部132，开口供齿身112通过，罩部132则罩设在齿身112的端面以及两个侧面，相应于齿身112的端面及侧面，罩部132也具有端面及侧面。齿身112的端面即齿身112的顶面和底面，齿身112的侧面即与径向方向平行的两个面。可以理解，上线架131的罩部132罩设在齿身112的顶面和两个侧面，下线架133的罩部132罩设在齿身112的底面和两个侧面。上线架131和下线架133基本上将齿身112的侧面和端面全覆盖，以绝缘定子磁芯11与绕组15。

阻挡部134由罩部132的径向末端沿周向翻折延伸而出，抵顶在相应的一个齿冠114的内表面118上。

进一步地，所述阻挡部134的轴向一端设有折边135，所述折边135至少部分地盖设所述齿冠114的轴向端部的端面。具体地，上线架131上的阻挡部134的轴向顶端设有所述折边137，上线架131上形成的折边135至少部分地盖设在相应齿冠114的轴向顶端面；下线架133上的阻挡部134的轴向底端设有所述折边135，下线架133上形成的折边137至少部分的盖设在相应齿冠114的轴向底端面。

如图2所示，所述转子20包括穿设于所述环形部110的转轴21，与转轴21固定连接的转子轭部22，以及设置在转子轭部22内壁上的永久磁体24用于形成多个永久磁极24。本实施例中，所述永久磁体24为分块式磁体，每一永久磁体24形成一永久磁极24。作为可替代方案，所述永久磁体也可以做成环形磁体。在一实施例中，所述永久磁体24的内表面241接近为平面，如此可以简化永久磁体24的制造工艺；当然所述永久磁体24的内表面也可以为弧面。在一实施例中，所述永久磁体24的极弧系数，即永久磁体24周向上的实际度数与360度除以转子极数的商的比值，大于0.75，如此可改善电机的转矩特性和提高电机的效率。

所述转轴21可转动地设置在轴管17的轴孔内，例如通过轴承可转动地支撑在轴管17内。转子轭部22大致呈筒状，罩设在定子磁芯11上。转子轭部22具有与转轴21固定连接的端板221以及由端板221延伸而出的圆环形侧壁222。端板221上设有若干窗口，以供外部气流进入对电机内部进行冷却。电机工作时，在永久磁极24和定子的磁场相互作用下，转子轭部22相对定子转动。

在一些实施例中，所述永久磁极24的数量与齿的数量相同，两者还可以成倍数关系，如齿数是永久磁极数的2倍、3倍等。本实施例中，所述转子20包括16个永久磁铁，共形成8个磁极，所述定子10包括12个定子齿并在相邻齿之间共形成12个绕线槽，从而形成一个8极12槽电机。

所述永久磁极24的内表面241与齿冠114的外表面117相对，两者间形成气隙119，以便转子20可相对定子10旋转。气隙119的径向宽度沿永久磁极24的周向变化从而形成非均匀气隙。所述气隙119的径向宽度由对应所述永久磁极24的内表面117的周向中间位置处朝着永久磁极24的内表面117周向两端逐渐变大。在一个实施方式中，对应每一磁极处的气隙119的径向宽度关于该磁极的周向中心线对称。为了进一步形成非均匀气隙，在本实施方式中，每个齿冠114的外表面117设置有凹槽1171，所述凹槽1171偏离齿冠114的外表面117的中央。在本实施方式中，每个齿冠114的外表面117设置有两个凹槽1171，所述两个凹槽1171相对于与该齿冠114对应的齿身117对称。

参考图7，在一个实施方式中，在任意一个与所述转子轭部22的中心轴线上垂直的截面上，每个所述永久磁体24的两端与所述转子轭部22的中心的连线之间的夹角θ的范围位于40度至43度之间。

通过实验验证，具有上述结构的电机的效率在88.7％～89.9％之间，相对于现有的一些三相无刷直流电机，电机效率明显提高了，使得电机的能效能够到达欧盟的A++等级。

Claims (10)

1.一种电机装置，包括定子及转子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的绕组，其特征在于，所述定子磁芯包括轭部、由轭部沿径向向外延伸的若干个齿，每个齿包括齿身以及由齿身末端沿周向延伸形成的齿冠，所述转子包括设于所述定子磁芯外围的转子轭部，以及设置于转子轭部内壁上用于形成若干个永久磁极的永久磁体，该定子磁芯的轭部的径向厚度D、内半径R1、外半径R2、每个所述齿身的宽度T以及每个所述齿冠的外表面与所述定子磁芯的轭部的中心轴线的距离R3满足下列条件：

1.2<R2/R1<1.5；2<R3/R2<2.3；0.9<T/D<1.2。

2.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述永久磁体的内表面与齿冠的外表面相对且永久磁体的内表面与齿冠的外表面之间形成气隙以便转子可相对定子旋转，所述气隙为非均匀气隙，对应每一磁极处的气隙的径向宽度沿从该磁极的中间部位朝其周向两端的方向逐渐变大。

3.如权利要求2所述的电机装置，其特征在于，对应每一磁极处的气隙的径向宽度关于该磁极的周向中心线对称。

4.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述齿冠的外表面位于同一圆柱面上，所述圆柱面的中心与转子的中心共心。

5.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述定子还包括套设于定子磁芯的绝缘线架，所述绕组绕设在绝缘线架上，所述绝缘线架包括上线架和下线架，所述上线架和下线架分别从定子磁芯的轴向两端罩设定子磁芯，所述上线架和下线架均包括套设定子轭部的环部、套设所述齿身的罩部以及抵持所述齿冠的内表面的阻挡部。

6.如权利要求5所述的电机装置，其特征在于，所述阻挡部的轴向一端设有折边，所述折边至少部分地盖设所述齿冠的轴向端部的端面。

7.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，每个所述齿冠的外表面设置有凹槽，所述凹槽偏离齿冠的外表面的中央。

8.如权利要求7所述的电机装置，其特征在于，每个所述齿冠的外表面设置有两个凹槽，所述两个凹槽相对于与该齿冠对应的齿身对称。

9.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，在任意一个与所述转子轭部的中心轴线上垂直的截面上，每个所述永久磁体的两端与所述转子轭部的中心的连线之间的夹角的范围位于40度至43度之间。

10.如权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述永久磁极的内表面为弧面，极弧系数大于0.75。

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