CN204992809U - 单相永磁电机及使用该电机的吹风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种单相永磁电机及使用该电机的吹风机。该电机包括定子和可相对定子旋转的转子；定子包括定子磁芯和绕设于定子磁芯上的绕组，定子磁芯包括外环部、从外环部向内伸出的若干绕线部、从每个绕线部末端分别向两周侧伸出来的两个极靴，绕组绕设于相应的绕线部上，相邻的两个绕线部之间形成线槽，线槽的槽开口位于两个绕线部的极靴之间，且偏离两个绕线部的其中一个绕线部。该吹风机的送风单元由本实用新型提供的单相永磁电机以及叶轮组成，叶轮与单相永磁电机的动力输出端相连。本实用新型提供的单刷无相电机无需另设定位槽或定位孔，直接利用线槽的槽开口调整单相永磁电机启动时所需启动角度和定位力矩，从而使启动可靠。

Description

单相永磁电机及使用该电机的吹风机

技术领域

本实用新型涉及一种单相永磁电机，尤其涉及一种均匀气隙的单相永磁电机及使用该电机的吹风机。

背景技术

单相永磁电机包括定子和转子，定子包括定子磁芯及绕制到定子磁芯的定子绕组。定子磁芯具有极靴环绕在转子外周。极靴与转子之间存在气隙，以便于转子能够相对于定子转动。

现有技术中，为消除单相永磁电机的启动死点，往往构造厚度不均匀的气隙或者设置定位孔或定位槽，但是，不均匀的气隙导致噪音大，性能不够稳定；而定位孔或定位槽的设置需要在定子磁芯中额外进行，增加了制造程序和制造成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种单相永磁电机，包括定子和可相对定子旋转的转子；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环部、从所述外环部向内伸出的若干绕线部、从每个绕线部末端分别向两周侧伸出来的两个极靴，所述绕组绕设于相应的绕线部上，相邻的两个绕线部之间形成线槽，所述线槽的槽开口位于所述两个绕线部的极靴之间以作为所述两个绕线部的极靴之间的磁桥；所述槽开口偏离所述两个绕线部的其中一个绕线部以实现定位功能。

作为本实用新型的一种改进方案，所述转子的外周表面与所述极靴之间存在厚度均匀的气隙。

作为本实用新型的一种改进方案，所述槽开口的宽度大于0，且小于或等于所述气隙厚度的4倍。

作为本实用新型的一种改进方案，所述槽开口的最小宽度大于0，且小于或等于所述气隙最小厚度的3倍。

作为本实用新型的一种改进方案，所述极靴的径向厚度沿着绕线部到槽开口的方向逐渐减小。

作为本实用新型的一种改进方案，每个所述绕线部末端的两个极靴中较短的极靴的内表面靠近所述槽开口处设有倒角。

作为本实用新型的一种改进方案，所述定子磁芯由若干定子磁芯单元沿着定子周向拼接而成，每个定子磁芯单元包括一个绕线部及其极靴、与所述绕线部连接成一体轭部片段，相邻的定子磁芯单元的轭部片段连接在一起从而形成所述定子磁芯的外环部。

作为本实用新型的一种改进方案，相邻所述定子磁芯单元的轭部片段的拼接面为平面或互相配合的凹凸卡合面。

作为本实用新型的一种改进方案，每个所述定子磁芯单元中，绕线部的端部连接到轭部片段的端部。

作为本实用新型的一种改进方案，每个所述定子磁芯单元中，绕线部的端部连接在轭部片段的两个端部之间。

作为本实用新型的一种改进方案，所述槽开口偏离其中一相邻绕线部的对称中心45度至135度电角度。

作为本实用新型的一种改进方案，所述转子的磁极由一块环状磁体形成。

作为本实用新型的一种改进方案，所述转子包括转子磁芯和沿所述转子磁芯周向设置的永磁极；所述转子铁芯的外周表面设有若干轴向延伸的凹槽，每个凹槽位于两个永磁极的分界处。

作为本实用新型的一种改进方案，所述绕线部与外环部分离成型。

作为本实用新型的一种改进方案，所述绕线部与外环部的拼接面为平面或互相配合的凹凸卡合面。

本实用新型还提供一种吹风机，包括外壳以及设置在所述外壳内部的发热单元、送风单元和控制电路，其特征在于，所述送风单元由上述任一所述单相永磁电机以及叶轮组成，所述叶轮与所述单相永磁电机的动力输出端相连。

作为本实用新型的一种改进方案，所述送风单元还包括电机固定器以及电机盖；所述电机固定器呈筒状，其一端设有开口，且其侧壁设有若干个第一通孔，所述单相永磁电机固定在所述电机固定器内，且单相永磁电机的动力输出端位于所述电机固定器未设置开口的一端；所述电机盖，一端呈中空筒状，另一端与所述电机固定器的开口相连，并与所述电机固定器组成亥姆赫兹共振腔；所述电机盖上设有若干个第二通孔。

本实用新型提供的单刷无相电机无需另设定位槽或定位孔，直接利用线槽的槽开口调整单相永磁电机启动时所需启动角度和定位力矩，简化了制造工序并降低了制造成本，且电机启动可靠。

为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

图1是本实用新型一较佳实施方式的单相永磁电机的示意图。

图2是图1所示单相永磁电机去掉外壳后的示意图；

图3是图1所示单相永磁电机去掉外壳、定子绕组、转子转轴等之后的简化示意图。

图4是图1所示的单相永磁电机的定子磁芯的示意图。

图5是图1所示的单相永磁电机的转子铁芯及其永磁体的示意图。

图6是本实用新型单相永磁电机的转子磁铁的磁路分布图。

图7是本实用新型第二实施方式的单相永磁电机的定子磁芯的示意图。

图8是本实用新型第二实施方式的的转子铁芯及其永磁体的示意图。

图9是本实用新型第三实施方式的单相永磁电机的定子磁芯的示意图。

图10是本实用新型第四实施方式的单相永磁电机的定子磁芯的示意图。

图11是本实用新型第五实施方式的单相永磁电机的定子磁芯的示意图。

图12是本实用新型一较佳实施方式的吹风机的整体结构示意图。

图13是本实用新型图12所示的吹风机的具体结构示意图。

图14是本实用新型图12所示吹风机的送风单元的部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型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，并非用来对本实用新型加以限制。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。

第一实施例

请参阅图1至图5，本实用新型一较佳实施方式的单相永磁电机10包括定子20和相对定子旋转的转子50。

该定子20包括一端开口的筒状外壳21、安装到外壳21开口端的端盖23、安装到外壳21内的定子磁芯30、安装到定子磁芯30的绝缘线架40和绕设于定子磁芯30上并被绝缘线架40支撑的绕组39。其中，该定子磁芯30包括外环部31、从外环部31向内伸出的若干绕线部33、从每个绕线部33末端分别向两周侧伸出来的两个极靴35，绕组39绕设于相应的绕线部33上。相邻的两个绕线部之间形成线槽37，线槽37的槽开口位于两个绕线部的极靴35之间，且槽开口偏离相邻两个绕线部的中心，从而使得连接至绕线部的两极靴35关于绕线部33的中心非对称，即形成横截面积较大的极靴和横截面积较小的极靴。

该定子磁芯30由具有导磁性能的软磁性材料制成，例如由导磁芯片(业界常用硅钢片)沿电机轴向层叠而成，优选地，该定子磁芯30中绕线部33沿电机周向均匀间隔分布，每一绕线部33基本沿电机径向从外环部31向内伸出。极靴35从每个绕线部33的径向内端向定子的两周侧伸出。

优选地，极靴35的径向厚度沿着绕线部到槽开口的方向逐渐减小，使极靴35的磁阻从绕线部向槽开口的方向逐渐增加。该设计能使电机的运行更加平稳、启动可靠。

转子50收容于若干绕线部的极靴35围成的空间内，转子50包括沿转子周向设置的若干永磁极，所述永磁极外周表面与极靴内周表面同心，从而在转子的外周表面与极靴之间形成基本均匀的气隙41。具体地，该极靴的内表面位于以转子50中心为圆心的同心圆上。永磁极55的外侧表面56位于以转子50中心为圆心的同心圆上，即，极靴内周表面与永磁极55的外周表面同心，从而在极靴内周表面、永磁极外周表面之间形成基本均匀气隙。优选地，该槽开口37的宽度大于0，且小于或等于该均匀气隙41厚度的4倍，更进一步地，线槽的槽开口的最小宽度小于或等于气隙厚度的3倍或进一步优选地小于等于气隙厚度的2倍。该配置下，电机的启动与转动更为平顺，能增强电机的启动可靠性，减少启动死点。本实用新型所称的环部是指沿周向连续延伸而成的封闭结构，包括圆环形、方形、多边形等；均匀气隙41的厚度是指气隙的径向厚度。

其中，如图5所示，若干永磁极55可以由一块环形永磁体形成，可以理解地，若干永磁极55也可以由多块分离式永磁体形成，如图8所示。此外，转子50还包括穿过环形永磁极55的转轴51，转轴51一端通过轴承24安装到定子的端盖23，另一端通过另一个轴承安装到定子的筒状外壳21的底部，从而实现转子能够相对于定子转动。

在本实施例中，转子50还包括转子磁芯53，其中心被转轴51穿过并固定在一起；永磁体安装到转子磁芯53的外周表面；该转子磁芯的外周表面设有若干轴向延伸的凹槽54，每个凹槽54位于两个永磁极的分界处，以减少磁泄漏。

本实施例中，线槽37的槽开口偏离两相邻绕线部的中心，即每个线槽37的槽开口到相邻两个绕线部的距离不相同，因此从每个绕线部末端向两周侧伸出来的两个极靴长短不同，如此设置，可促使转子在初始位置时偏离死点位置。优选地，其中较小极靴的内表面靠近所述槽开口处设有倒角38，倒角的设置可进一步减少较小极靴的面积，进一步增加两极靴的不均匀程度，也即进一部促使转子在初始位置时偏离死点位置。

图6所示为定子绕组未通电即电机处于初始位置时，转子永磁极的磁力线分布图。如图6所示，转子包括四个永磁极，N极与S极交替排列，定子包括四个绕线部形成四个定子极。从图6可以看出，在电机处于初始位置时，面积较大的极靴通过的磁力线明显多于面积较小的极靴通过的磁力线，转子磁极的极轴L1偏离定子极的极轴L2一定角度，所述极轴L1与极轴L2之间的夹角Q称为启动角。在本实施例中，该启动角大于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50可以从一方向启动；当电机定子绕组通以相反方向的电流时，转子50可以从相反方向进行启动。可以理解地，在启动角等于90度电角度时，转子50朝两个方向启动都比较容易，也即最容易实现双方向启动。当启动角偏离90度电角度时，转子朝其中一方向启动会比朝另一方向启动较容易。本申请实用新型人经多次实验发现，当启动角处于45度电角度至135度电角度范围时，转子朝两个方向启动的可靠性都比较好。

第二实施例

请参照图7，与第一实施例的不同的是，为了提高绕组39的绕设效率，定子磁芯由若干定子磁芯单元300沿着定子周向拼接而成，每个定子磁芯单元300包括一个绕线部303及其极靴305、与绕线部连303接成一体轭部片段301，相邻的定子磁芯单元的轭部片段301连接在一起从而形成定子磁芯的外环部。可以理解地，每个定子磁芯单元也可以具有多于1个的绕线部303以及相应的极靴305。每个定子磁芯单元的绕组完成之后，将该若干定子磁芯单元300拼接起来，从而得到具有定子绕组的定子铁芯。在本实施例中，每个定子磁芯单元300具有一个绕线部303以及相应的极靴305；且每个定子磁芯单元300中，绕线部303的端部连接在轭部片段301的两个端部之间。

在本实施例中，相邻定子磁芯单元的轭部片段301的拼接面为互相配合的凹凸卡合面。具体来说，当设置互相配合的凹凸卡合面时，用于拼接成外环部的轭部片段301的两端分别设置凹槽卡位304，以及与该凹槽卡位304相配合的凸起卡扣302；该凹槽卡位304与凸起卡扣302即为凹凸卡口结构；在组装时，每个定子磁芯单元的凸起卡扣302与相邻的定子磁芯单元的凹槽卡位304相配合，每个定子磁芯单元的凹槽卡位304与相邻的定子磁芯单元的凸起卡扣302相配合。

因为定子磁芯由若干个定子磁芯单元300拼接而成，因此，相邻极靴305之间的线槽的槽开口的宽度可以非常小，优选地，线槽的槽开口的最小宽度大于0，且小于或等于气隙最小厚度的3倍，更进一步地，线槽的槽开口的最小宽度小于或等于气隙最小厚度的2倍。本实用新型中，线槽的槽开口的宽度是指相邻两个极靴之间的距离。

如图8所示，本实施例中的转子60包括转子磁芯63和沿转子磁芯63周向设置的永磁极65，该永磁极65是由若干块永磁体66形成，例如是4块。该若干块永磁体66安装到转子磁芯63的外周表面；同样该转子磁芯的外周表面设有若干轴向延伸的凹槽64，每个凹槽64位于两个永磁体66的分界处，以减少磁泄漏。该若干块永磁体66安装到转子磁芯63的外周表面；此时，极靴的内表面位于以转子60中心为圆心的同心圆上；所有永磁体66的外侧表面围成圆柱状，从而使气隙成为均匀气隙。

第三实施例

请参照图9，在本实施例中，定子磁芯同样是由若干定子磁芯单元310沿着定子周向拼接而成的，每个定子磁芯单元310包括一个绕线部313及其极靴315、与绕线部连313接成一体轭部片段311，相邻的定子磁芯单元的轭部片段311连接在一起从而形成定子磁芯的外环部。可以理解地，每个定子磁芯单元也可以具有多于1个的绕线部313以及相应的极靴315。每个定子磁芯单元的绕组完成之后，将该若干定子磁芯单元310拼接起来，从而得到具有定子绕组的定子铁芯。在本实施例中，每个定子磁芯单元310具有一个绕线部313以及相应的极靴315；且每个定子磁芯单元310中，绕线部313的端部连接在轭部片段311的端部。

在本实施例中，相邻定子磁芯单元的轭部片段311的拼接面为平面，相邻的轭部片段311之间可以直接焊接或通过其他方式组配在一起。优选地，为了更好地使相邻弧形轭部的首尾相接触，可以在相邻定子磁芯单元的轭部片段311的端部设有相互配合的导角，具体来说，可以在每个定子磁芯单元的轭部片段311的两端分别设置第一导角312以及第二导角314，相邻轭部片段311的第一导角312与第二导角314可以紧密贴合。

因为定子磁芯由若干个定子磁芯单元310拼接而成，因此，相邻极靴315之间的线槽的槽开口的宽度可以非常小，优选地，线槽的槽开口的最小宽度大于0，且小于或等于气隙最小厚度的3倍。

本实用新型提供的单刷无相电机在邻的两个绕线部之间形成线槽，线槽的槽开口位于所述两个绕线部的极靴之间，且偏离所述两个绕线部的其中一个绕线部，从而无需另设定位槽或定位孔，直接利用线槽的槽开口调整单相永磁电机启动时所需启动角度和定位力矩，如通过调整线槽的槽开口偏离两个绕线部的其中一个绕线部的程度调整电机启动角度，当启动角大于45度电角度且小于135度电角度时，该电机转子可实现双方向启动，从而使启动可靠。

第四实施例

请参阅图10，为了提高绕组的绕设效率，本实施例中的定子磁芯同样采用分体式结构，具体地，该绕线部323与其相应的极靴325一体成型成一整体，而绕线部323与外环部321之间为分体式结构，即外环部321与绕线部323分离成型，然后再组装在一起。绕线部323与外环部321的拼接面为平面或互相配合的凹凸卡合面322、324，可以理解地，每一绕线部323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321。在一替换方案中，该绕线部33还可以与外环部31及其相应的极靴325皆分离成型，在绕组绕完后再将绕线部323与外环部321及极靴325固定连接。

本实用新型实施例所举的单相永磁电机，定子磁芯的极靴的内表面与转子永磁极的外表面分别位于以所述转子的中心为圆心的两同心圆上，从而在定转子之间形成基本均匀的气隙(之所以称为基本均匀的气隙，是因为在对应槽开口37位置处气隙与其他位置处气隙不相等，当采用分片式磁铁时在对应磁铁端部的倒角位置处气隙与其他位置处气隙不相等，然而对应槽开口和磁铁端部处的气隙长度占总气隙长度的比例相当小)，线槽的槽开口的宽度小于或等于均匀气隙厚度的4倍，从而可减少现有技术中由于大槽口及非均匀气隙的存在而产生的震动和噪声。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，有效提高了绕线生产效率。

上述实施例中，槽开口37具有均匀的周向宽度。可以理解的，作为替代，每个槽开口37的宽度也可不均匀，如内小外大的喇叭形亦可，此时，前述所称槽开口37的宽度指其最小宽度。上述实施例中，槽开口37沿电机径向设置，作为替代，槽开口37也可以沿偏离电机径向的方向设置。

第五实施例

可以理解地，前述实施例中，相邻绕线部323的相邻极靴325之间也可以通过磁桥327连接在一起，如图11所示，磁桥327，绕线部323的极靴连接成内环形，绕线部与外环部321之间可分开设置。

请参照图12至图14，本实用新型还提供一种吹风机100，包括外壳70以及设置在外壳内部的发热单元720、送风单元710和控制电路(图中未显示)，其中，送风单元710由上述任一单相永磁电机10以及叶轮711组成，叶轮71与单相永磁电机10的动力输出端相连。

送风单元710还包括电机固定器90以及电机盖80；电机固定器90呈筒状，其一端设有开口91，且其侧壁设有若干个第一通孔92，单相永磁电机10固定在电机固定器90内，且单相永磁电机的动力输出端位于电机固定器未设置开口的一端；电机盖80一端呈中空筒状，另一端与电机固定器的开口91相连，并与电机固定器组成亥姆赫兹共振腔；电机盖上设有若干个第二通孔81。

在本实施例中，电机固定器90和电机盖80的材料为光敏树脂；且电机盖80的中空筒状的直径小于电机固定器90的开口91的直径。此外，还包括卡扣件93，设置在电机固定器90中设有开口的一端，用于将电机固定器90与电机盖80卡扣在一起，当然，电机固定器90与电机盖80还可以采取其他连接方式，例如通过螺纹相连，本实用新型对此不做限制。优选地，电机固定器90的外壁上设有若干个导风板712。

发热单元720包括：两片以上的发热片721以及套在发热片外面的弹簧722，其中发热片721的两端未被套入弹簧内，且发热片的两端沿垂直于弹簧压缩方向延伸，从而防止弹簧722滑出。

外壳70包括：相互连接的第一壳体71与第二壳体72，其中第一壳体71罩在叶轮711上，而第二壳体72而第二壳体72罩住送风单元710以及发热单元720；外壳70还包括底板73，位于第二壳体72的末端，作为电吹风机的出风口。图中未显示外壳70的手柄，手柄可以根据需要一半设置在第一壳体71上，另一半设置在第二壳体72上，再进行组装。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种单相永磁电机，包括定子和可相对定子旋转的转子；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环部、从所述外环部向内伸出的若干绕线部、从每个绕线部末端分别向两周侧伸出来的两个极靴，所述绕组绕设于相应的绕线部上，相邻的两个绕线部之间形成线槽，其特征在于：相邻绕线部的极靴之间通过槽开口断开或通过磁桥连接，所述槽开口或磁桥偏离所述相邻的两个绕线部的对称中心以使得转子能停在偏离死点的初始位置。

2.如权利要求1所述的单相永磁电机，其特征在于，所述转子的外周表面与所述极靴之间存在厚度基本均匀的气隙。

3.如权利要求2所述的单相永磁电机，其特征在于，相邻绕线部的极靴之间通过槽开口断开且所述槽开口的宽度小于等于所述均匀气隙厚度的4倍。

4.如权利要求3所述的单相永磁电机，其特征在于，所述槽开口的最小宽度小于等于所述均匀气隙厚度的2倍。

5.如权利要求1所述的单相永磁电机，其特征在于，所述极靴的径向厚度沿从绕线部到槽开口或磁桥的方向逐渐减小。

6.如权利要求3所述的单相永磁电机，其特征在于，每个所述绕线部的两个极靴中较短的极靴的内表面靠近所述槽开口处设有倒角。

7.如权利要求1所述的单相永磁电机，其特征在于，所述定子磁芯由若干定子磁芯单元沿着定子周向拼接而成，每个所述定子磁芯单元包括一个绕线部及其极靴、与所述绕线部连接成一轭部片段，相邻的定子磁芯单元的轭部片段连接在一起从而形成所述定子磁芯的外环部。

8.如权利要求7所述的单相永磁电机，其特征在于，相邻所述定子磁芯单元的轭部片段的拼接面为平面或互相配合的凹凸卡合面。

9.如权利要求7所述的单相永磁电机，其特征在于，每个所述定子磁芯单元中，绕线部的端部连接到轭部片段的端部或轭部片段的两个端部之间。

10.如权利要求3所述的单相永磁电机，其特征在于，所述槽开口偏离其中一相邻绕线部的对称中心45度至135度电角度。

11.如权利要求1所述的单相永磁电机，其特征在于，所述转子的磁极由一块环状磁体形成或多块磁体形成。

12.如权利要求1所述的单相永磁电机，其特征在于，所述绕线部与外环部分离成型。

13.如权利要求12所述的单相永磁电机，其特征在于，所述绕线部与外环部的拼接面为平面或互相配合的凹凸卡合面。

14.一种吹风机，包括外壳以及设置在所述外壳内部的发热单元、送风单元和控制电路，其特征在于，所述送风单元由上述权利要求1至13任一所述单相永磁电机以及叶轮组成，所述叶轮与所述单相永磁电机的动力输出端相连。

15.根据权利要求14所述吹风机，其特征在于，所述送风单元还包括电机固定器以及电机盖；所述电机固定器呈筒状，其一端设有开口，且其侧壁设有若干个第一通孔，所述单相永磁电机固定在所述电机固定器内，且单相永磁电机的动力输出端位于所述电机固定器未设置开口的一端；所述电机盖，一端呈中空筒状，另一端与所述电机固定器的开口相连，并与所述电机固定器组成亥姆赫兹共振腔；所述电机盖上设有若干个第二通孔。