CN211151633U - 单相永磁同步电机及具有其的吸尘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单相永磁同步电机及具有其的吸尘器。单相永磁同步电机包括多种类型的定子齿，多种类型的定子齿至少包括第一类定子齿；第二类定子齿，第一类定子齿与第二类定子齿围设成用于容纳转子部的环形工作腔；其中，第一类定子齿的朝向转子部一侧的端面的第一轮廓线对应的圆心角的角度，与第二类定子齿的朝向转子部一侧的端面的第二轮廓线对应的圆心角的角度不同。与普通单相永磁电机相比，本申请提供的电机的齿槽转矩大幅减小、转矩脉动大幅下降，而且电机的输出转矩也有明显提升。采用本申请的单相永磁同步电机具有体积小、重量轻，结构简单、便于大规模制造且制造成本低。

Description

单相永磁同步电机及具有其的吸尘器

技术领域

本实用新型涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种单相永磁同步电机及具有其的吸尘器。

背景技术

单相电机为单相绕组，驱动主电路所需的开关器件较少，控制系统硬件成本低。但是单相电机内磁场为脉振磁场，电机的电磁转矩存在0点位置。如果不采用特定的结构，电机停靠位置(齿槽转矩为0的点)与电磁转矩为0的点是重合的，此时无论通入任何电流，电机都无法启动，因此存在起动死点的问题。

通常单相永磁电机会采用不等气隙(即同一个定子齿下气隙厚度变化)解决起动死点的问题，如渐变气隙结构。现有技术中，单相电机均采用了均匀气隙与渐变气隙结构(不等气隙)，该结构在解决电机起动死点问题的同时会增大电机的齿槽转矩，导致电机输出转矩脉动增大，加剧电机噪声的产生。同时由于不等气隙结构会使电机的平均气隙长度增加，使电机的输出转矩密度下降。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种单相永磁同步电机及具有其的吸尘器，以解决现有技术中电机启动存在起动死点的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种单相永磁同步电机，单相永磁同步电机包括多种类型的定子齿，多种类型的定子齿至少包括：第一类定子齿；第二类定子齿，第一类定子齿与第二类定子齿围设成用于容纳转子部的环形工作腔；其中，第一类定子齿的朝向转子部一侧的端面的第一轮廓线对应的圆心角的角度，与第二类定子齿的朝向转子部一侧的端面的第二轮廓线对应的圆心角的角度不同。

进一步地，相邻的第一类定子齿和第二类定子齿中，第一轮廓线的沿转子部的径向方向的几何中心线，与第二轮廓线的沿转子部的径向方向的几何中心线相交并形成夹角γ，其中，γ≠2π/s，s为第一类定子齿和第二类定子齿的总个数。

进一步地，s＝2n，第一类定子齿个数为n，第一类定子齿和第二类定子齿的个数为n，n为大于等于1的整数。

进一步地，第一类定子齿为多个，第二类定子齿为多个，多个第一类定子齿与第二类定子齿沿转子部的周向交替地设置。

进一步地，沿转子部的转动方向，第一轮廓线对应的圆心角的角度，大于第二轮廓线对应的圆心角的角度，其中，以第二类定子齿为参考起点，沿转子部的转动方向，与第二类定子齿相邻的第一类定子齿的朝向转子部一侧的端面的轮廓线的几何中心线之间所夹的圆心角小于2π/s。

进一步地，以第一轮廓线的沿转子部的径向方向的几何中心线为基准线，沿转子部的转动方向至2π/s角度时为第一类定子齿的偏移基线，第一轮廓线的沿转子部的径向方向的几何中心线与偏移基线之间形成偏移角θ，其中，θ＝a-b，0＜θ＜π/2-α，α为第一轮廓线的两端与转子部的几何中心处连线形成的圆心角，b为偏移基线、第一轮廓线的前端部与转子部的几何中心处连线形成的圆心角，a为第一类定子齿的偏移基线、第一轮廓线的后端部与转子部的几何中心处连线形成的圆心角。

进一步地，第二类定子齿与转子部之间形成均匀的气隙厚度g2，第一类定子齿与转子部之间形成均匀的气隙厚度g1，其中，g1＝g2。

进一步地，g1＜g2。

进一步地，第二类定子齿与转子部之间形成的气隙厚度，沿转子部的周向逐渐增加或者逐渐减小地设置，和/或，第一类定子齿与转子部之间形成的气隙厚度，沿转子部的周向逐渐增加或者逐渐减小地设置。

进一步地，第一类定子齿为多个，第二类定子齿为多个，多个第一类定子齿与多个第二类定子齿围设成环形工作腔，多个第一类定子齿中至少包括两个第一类定子齿相邻地设置，和/或，多个第二类定子齿中至少包括两个第一类定子齿相邻地设置。

进一步地，单相永磁同步电机包括：第一定子本体，多个第一类定子齿与第一定子本体相连接；第二定子本体，第二定子本体与第一定子本体相对地设置，多个第二类定子齿与第二定子本体相连接。

进一步地，相邻第一类定子齿形成的第一轮廓线的几何中心与转子部的几何中心的连线形成的圆心角为γ1，其中，γ1＝2π/s，和/或，相邻第二定子本体形成的第二轮廓线的几何中心与转子部的几何中心的连线形成的圆心角也为γ1。

进一步地，以第一类定子齿为参考起点，沿转子部的转动方向相邻的第二类定子齿，第一轮廓线的几何中心、第二轮廓中心与转子部的几何中心的连线形成的圆心角为γ3，其中，γ3＞2π/s。

进一步地，第一类定子齿为多个，第二类定子齿为多个，第一类定子齿的个数与第二类定子齿的个数不同。

进一步地，多个第一类定子齿中至少一个第一类定子齿的结构与其余的第一类定子齿和第二类定子齿的结构不同。

进一步地，第一定子本体与第二定子本体一体成型，第一定子本体与第二定子本体的横截面呈环形或者方形。

进一步地，第一定子本体与第二定子本体具有距离地设置，第一定子本体与第二定子本体相邻的表面上设置有凹陷部。

进一步地，以第二类定子齿为参考起点，沿转子部的转动方向相邻的第一类定子齿所具有的第一轮廓线和第二轮廓的几何中心分别与转子部的几何中心的连线形成的圆心角为γ2，其中，γ2＜2π/s。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种吸尘器，包括单相永磁同步电机，单相永磁同步电机为上述的单相永磁同步电机。

应用本实用新型的技术方案，通过将电机的定子齿设置成多种类型的齿结构，并将不同齿结构的轮廓线对应的圆心角设置成不同的方式，即通过对电机一部分定子齿进行偏移设计，以此消除电机起动死点，并且能够提升电机输出转矩。与普通单相永磁电机相比，本申请提供的电机的齿槽转矩大幅减小、转矩脉动大幅下降，而且电机的输出转矩也有明显提升。采用本申请的单相永磁同步电机具有体积小、重量轻，结构简单、便于大规模制造且制造成本低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的第二实施例的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的第三实施例的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的第四实施例的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的第五实施例的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的第六实施例的结构示意图；

图7示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的第七实施例的结构示意图；

图8示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的第八实施例的结构示意图；

图9示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的0s时刻转子位置示意图；

图10示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的0齿槽转矩时转子位置示意图；

图11示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的不同转子位置对应的齿槽转矩示意图；

图12示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的相同电流下不同转子位置的起动转矩示意图；

图13示出了根据本实用新型的单相永磁同步电机的平均气隙厚度相同条件下不同定子齿结构在相同电流时的输出转矩示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一类定子齿；

20、第二类定子齿；

30、转子部；

40、第一定子本体；

50、第二定子本体；

60、凹陷部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图13所示，根据本申请的具体地实施例，提供了一种单相永磁同步电机。

具体地，如图1所示，该单相永磁同步电机包括第一类定子齿10和第二类定子齿20。第一类定子齿10与第二类定子齿20围设成用于容纳转子部30的环形工作腔。其中，第一类定子齿10的朝向转子部30一侧的端面的第一轮廓线对应的圆心角的角度，与第二类定子齿20的朝向转子部30一侧的端面的第二轮廓线对应的圆心角的角度不同。

在本实施例中，通过将电机的定子齿设置成多种类型的齿结构，并将不同齿结构的轮廓线对应的圆心角设置成不同的方式，即通过对电机一部分定子齿进行偏移设计，以此消除电机起动死点，并且能够提升电机输出转矩。与普通单相永磁电机相比，本申请提供的电机的齿槽转矩大幅减小、转矩脉动大幅下降，而且电机的输出转矩也有明显提升。采用本申请的单相永磁同步电机具有体积小、重量轻，结构简单、便于大规模制造且制造成本低。

电机至少存在两类定子齿，不同类定子齿的朝向转子部一侧的端面的轮廓线对应的圆心角的角度不同，各个定子齿围设成用于容纳转子部的环形工作腔。电机定子齿上，所有相邻的两个定子齿中，至少存在一组相邻定子齿，两者朝向转子部一侧的端面的轮廓线中心线所夹的圆心角不等于2π/s，其中s为电机所含定子齿数。特别地，当只存在两类定子齿时候，定义为第一类定子齿和第二类定子齿。

其中，相邻的第一类定子齿10和第二类定子齿20中，第一轮廓线的沿转子部30的径向方向的几何中心线，与第二轮廓线的沿转子部30的径向方向的几何中心线相交并形成夹角γ，其中，γ≠2π/s，s为第一类定子齿10和第二类定子齿20的总个数。如图1至图2所示，图中F为转子部的转动方向，A为第一轮廓线的几何中心线，B为第二轮廓线的几何中心线，C为偏移基线。s＝2n，第一类定子齿10个数为n，第一类定子齿10和第二类定子齿20的个数为n，n为大于等于1的整数。

在本实施例中，第一类定子齿10为多个，第二类定子齿20为多个。多个第一类定子齿10与第二类定子齿20沿转子部30的周向交替地设置。相同类的定子齿是由单个定子齿绕转子的几何中心通过圆周阵列所得。沿转子部30的转动方向，第一轮廓线对应的圆心角的角度，大于第二轮廓线对应的圆心角的角度，其中，以所述第二类定子齿20为参考起点，沿转子部30的转动方向，与第二类定子齿20相邻的第一类定子齿10的朝向转子部一侧的端面的轮廓线的几何中心线之间所夹的圆心角小于2π/s。这样设置能够提高电机的性能。

如图2所示，以第二轮廓线的沿转子部30的径向方向的几何中心线为基准线，沿转子部30的转动方向至2π/s角度时为第一类定子齿10偏移基线，第一轮廓线的沿转子部30的径向方向的几何中心线与偏移基线之间形成偏移角θ，其中，θ＝a-b，0＜θ＜π/2-α，α为第二轮廓线的两端与转子部30的几何中心处连线形成的圆心角，b为偏移基线、第一轮廓线的前端部(即定子齿的前端，沿转子部的转动方向，先转入预设点的那一端为前端，反之，后转入预设点的那一端为后端)、转子部30的几何中心处连线形成的圆心角。a为第一类定子齿10的偏移基线、第一轮廓线的后端部与转子部30的几何中心处连线形成的圆心角。其中，如图2所示，转子部30的转动方向为逆时针方向，则第一类定子齿10的前端为先转入至预定点的一端，而第一类定子齿10的后端为后转入至预定点的一端，第二类定子齿的前端和后端的判定方式相同。优选地，0＜θ≤π/4-α/2。

如图4所示，第二类定子齿20与转子部30之间形成均匀的气隙厚度g2，第一类定子齿10与转子部30之间形成均匀的气隙厚度g1，其中，g1＝g2。电机的定子齿部下对应的气隙厚度均为均匀分布，且两种不同结构的定子齿具有相同的气隙厚度，其中气隙厚度指的是径向气隙厚度。优选地，g1＜g2。其中，g1和g2的气息厚度为均匀气隙径向等厚度结构，这样设置降低了制造难度，提高了制造精度。即电机上单个定子齿的端部与转子部30形成的气隙为均匀且厚度相等的气隙，其中气隙厚度指的是径向气隙厚度。

其中，电机的两种不同结构的定子齿下，至少有一种即一类结构的定子齿下对应的气隙为渐变型气隙。即在本实施例中，第二类定子齿20与转子部30之间形成的气隙厚度，沿转子部30的周向逐渐增加或者逐渐减小地设置。第一类定子齿10与转子部30之间形成的气隙厚度，沿转子部30的周向逐渐增加或者逐渐减小地设置。如图5所示，渐变型定子在同一个齿下沿电机旋转方向即转子部的旋转方向，气隙厚度逐渐减小，其中最大气隙厚度为g3，最小气隙厚度为g4。

进一步地，多个第一类定子齿10中至少一个第一类定子齿10的结构与其余的第一类定子齿10和第二类定子齿20的结构不同。即除第一类和第二类定子齿外，电机还具有第三类定子齿或更多类定子齿，不同类的定子齿朝向转子部一侧的端面的轮廓线对应的圆心角的角度不同，且对于电机包括奇数类的定子齿时，电机所含定子齿数s为偶数个。

根据本申请的另一个实施例，关于不同类型的定子齿的排列方式，一种是定子齿不相互穿插排列，电机定子齿整体上包括两大定子齿集，即每个定子齿集中只包含同一种定子齿。而另一种排列方式是定子齿存在穿插排列同时也存在定子齿集，每个定子齿集中只包含同一种定子齿，且定子齿集中的定子齿的数量大于等于2个。具体地，第一类定子齿10为多个，第二类定子齿20为多个，多个第一类定子齿10与多个第二类定子齿20围设成环形工作腔，多个第一类定子齿10中至少包括两个第一类定子齿10相邻地设置。或者，多个第二类定子齿20中至少包括两个第一类定子齿10相邻地设置。

如图1和图3所示，单相永磁同步电机包括第一定子本体40和第二定子本体50。多个第一类定子齿10与第一定子本体40相连接。第二定子本体50与第一定子本体40相对地设置，多个第二类定子齿20与第二定子本体50相连接。这样设置能够方便电机的安装，提高了电机的可靠性。

在本申请的另一个实施例中，第一定子本体40与第二定子本体50一体成型，第一定子本体40与第二定子本体50的横截面呈环形或者方形。即电机定子结构可以分为两个相同且独立的部分，即第一定子本体40和第二定子本体50，类似于C型或者U型的定子。或者定子是作为一个整体部分，整体形状可以为圆形或者方形。

如图6所示，在本实施例中，相邻两个相同结构的定子齿的轮廓线的几何中心线所夹圆心角为2π/s。具体地，相邻第一类定子齿10形成的第一轮廓线的几何中心与转子部30的几何中心的连线形成的圆心角为γ1，其中，γ1＝2π/s。相邻第二定子本体50形成的第二轮廓线的几何中心与转子部30的几何中心的连线形成的圆心角也为γ1。进一步地，以第一类定子齿10为参考起点，沿转子部30的转动方向相邻的第二类定子齿20，第一轮廓线的几何中心、第二轮廓中心与转子部30的几何中心的连线形成的圆心角为γ3，其中，γ3＞2π/s。这样设置能够有效地提高电机性能。

其中，以第二类定子齿20为参考起点，沿转子部30的转动方向相邻的第一类定子齿10所具有的第一轮廓线和第二轮廓的几何中心分别与转子部30的几何中心的连线形成的圆心角为γ2，其中，γ2＜2π/s。这样设置能够有效地提高电机性能。

进一步地，以第一类定子齿10为参考起点，沿转子部30的转动方向，相邻的第一类定子齿10的第一轮廓线的几何中心、第二轮廓的几何中心与转子部30的几何中心的连线形成的圆心角小于2π/s。

在本实施例中，电机两种定子齿的总齿数为2n个，n为大于等于1的整数，其中两种定子齿的个数不相等，即存在一种定子齿的齿个数大于另外一种定子齿。且对于电机包括奇数(3、5、7...)种的定子齿结构时，则电机所含定子齿数为2的倍数。具体地，第一类定子齿10为多个，第二类定子齿20为多个，第一类定子齿10的个数与第二类定子齿20的个数不同。其中，多个第一类定子齿10中至少一个第一类定子齿10的结构与其余的第一类定子齿10和第二类定子齿20的结构不同。

如图1、图7、图8所示，第一定子本体40与第二定子本体50一体成型。第一定子本体40与第二定子本体50的横截面设置成环形结构或者方形结构，例如c型和U型。当然，如图2至图5所示，也可以将第一定子本体40与第二定子本体50设置成具有距离地设置方式。如图3所示，第一定子本体40与第二定子本体50相邻的表面上设置有凹陷部60。凹陷部60用于与电机机壳相关结构的嵌套以固定定子铁心。

上述实施例中的单相永磁同步电机还可以用于吸尘器设备技术领域，即根据本实用新型的另一方面，提供了一种吸尘器，包括单相永磁同步电机，单相永磁同步电机为上述实施例中的单相永磁同步电机。

具体地，采用本申请的电机结构，有效地解决了单相电机起动死点问题，降低了电机的转矩脉动，提升电机结构的输出转矩，消除单相电机起动死点，降低制造难度，提高制造精度。

在本申请中，电机定子铁芯包括至少两种不同的定子齿部结构，其中，转子部包括转子和转轴等部件。以转子的几何中心为圆心基准，不同结构的定子齿，其正对转子部分轮廓对应的圆心角大小不同。电机定子齿上，所有相邻的两个定子齿中，至少存在一组相邻定子齿，两者正对转子部分轮廓的中心线所夹圆心角不等于2π/s，其中s为定子齿数。

电机具有两种不同轮廓长度的定子齿，各有2个定子齿，两种定子齿1对1交替布置，能够消除因为齿结构不同而产生的不平衡磁拉力。相同定子齿是由单个定子齿绕转子中心通过圆周阵列所得。其中定子齿轮廓对应圆心角较大的齿称为大齿，圆心角较小的齿称为小齿。以定子铁芯的小齿为参考，沿旋转方向的相邻的大齿，其轮廓中心与小齿轮廓中心的圆心角为γ，γ＜2π/s，其中s为定子齿数。

以小齿轮廓中心线为参考，与小齿轮廓中心线呈2π/s度的直线为大齿的齿偏移基线，电机大齿的偏移角度θ＝a-b。其中θ的取值范围为0＜θ＜π/2-α，α为电机小齿轮廓所跨圆心角。偏移角度过小，则产生的起动转矩小，偏移角度过大，则与相邻定子齿之间的漏磁会增大。

电机具有两种不同轮廓长度的定子齿，两种定子齿排布方式还包括：

1、两种定子齿不相互穿插排列，电机定子齿整体上包括两大定子齿集，即每个定子齿集中只包含同一种定子齿。

2、两种定子齿存在穿插排列同时也存在定子齿集，每个定子齿集中只包含同一种定子齿，且定子齿集中的定子齿的数量大于等于2。

两种额外的定子齿排布方式下定子齿间关系有：相邻两个相同结构的定子齿的轮廓中心线所夹圆心角为2π/s。以小齿(圆心角较小的齿)轮廓中心线为基准，电机旋转方向的相邻的大齿(圆心角较大的齿)，其轮廓中心线与小齿轮廓中心线的圆心夹角小于2π/s。以大齿轮廓中心线为基准，电机旋转方向的相邻的小齿，其轮廓中心线与大齿轮廓中心线的圆心夹角大于2*π/s。

在本申请中，通过设置不对称的定子齿部结构来解决单相永磁电机起动死点的问题，增加单相永磁电机的起动转矩，增大输出转矩，减小转矩脉动。

单相永磁电机由于电枢电流只有一相，电枢绕组产生的磁场为脉振磁场，电机电磁转矩存在0点。单相永磁电机不采用特定的结构，电机停靠位置(齿槽转矩为0的点)与电磁转矩为0的点是重合的。无论电机定子绕组通入任何形式的电流，单相电机都无法产生切向转矩，此时单相电机无法启动，因此单相电机存在起动死点的问题。通常解决的办法是设置不对称的齿部结构，使电机的齿槽转矩和电磁转矩发生偏移，使两种转矩的0点位置错开。电机停止时是停留在齿槽转矩为0的点，只要此时电机电磁转矩不为0，电机就能够正常启动。

如图1所示，通过设置不同的定子齿的端面的轮廓线的圆心角度，使电机的齿槽转矩0点与电磁转矩0点错开，进而消除启动死点问题。具体地，电机定子铁芯包括至少两种不同的定子齿部结构。不同结构的定子齿，其正对转子部的轮廓线对应的圆心角大小不同。电机定子齿上，所有相邻的两个定子齿中，至少存在一组相邻定子齿，两者正对转子部的轮廓线的中心线所夹圆心角不等于2π/s，其中s为定子齿数。通过设置电机定子齿种类数目和定子齿个数来详细分析不同定子铁芯的结构的特征。

在本申请的另一个实施例中，电机具有两种不同结构的定子齿，且定子齿个数为4个，两种定子齿齿数各有2个。两种定子齿结构排布方式为：沿电机旋转方向1对1交替布置(1212...结构，1和2表示两种不同的定子齿)，相同定子齿是由单个定子齿绕圆周中心旋转所得。交替放置能够消除因为齿结构不同而产生的不平衡磁拉力。

以其中一个小齿为参考，电机旋转方向上的相邻的大齿，其轮廓线中心与小齿轮廓线中心的圆心角小于2π/s。由于此种齿部结构，电磁转矩偏移的相位角度大于齿槽转矩，因此想要产生正向的起动转矩，且使电机起动角度较大，需要将齿偏移方向设置与电机转动方向相反。

以小齿轮廓线的几何中心线为参考，与小齿轮廓线的几何中心线呈2π/s度的直线为大齿的齿偏移基线，电机大齿的偏移角度θ＝a-b，如图2所示，其中θ的取值范围为0＜θ＜π/2-α，α为电机小齿轮廓线所跨圆心角。合适的θ值，能够有效提升电机的起动转矩，又能够不对电机的输出转矩造成影响。θ值过大，会使相邻的两定子齿之间产生漏磁，θ值过小，则会使电机的起动能力较差，使电机的起动电流较大。电机所有定子齿下的气隙均为均匀气隙结构，即在一个齿下气隙厚度不变，如图2所示。

通过上述的大齿和小齿结构的设置，已经能够消除电机的起动死点，因此电机的所有气隙厚度都可以设置为相同。采用均匀气隙能够减小电机平均气隙厚度，减小转矩脉动，提升输出转矩。在图2结构的基础上，通过削除部分定子齿身铁芯在整体铁芯上下侧形成凹陷结构，如图3所示，用于与电机机壳相关结构的嵌套以固定定子铁心。

为了进一步增强电机起动能力，可以将不同齿下的气隙厚度设置为不同，即电机同一定子齿下对应的气隙厚度均匀分布，但是两种不同齿对应的气隙厚度不同。其中大齿对应的气隙厚度小于小齿对应的气隙厚度，即g1＜g2，如图4所示。两种不同定子齿，设置不同厚度的均匀气隙，能够进一步提升不对称齿的效果，提升起动转矩，减小起动电流。

电机两种结构的定子齿，至少有一种结构的定子齿对应气隙为渐变型气隙,如图5所示。渐变气隙也能够消除电机起动死点，两种结构同时使用，能大幅提升起动转矩，减小起动电流。为获得正向的起动转矩，沿电机旋转方向看，同一个定子齿，电机气隙逐渐减小，其中最大气隙厚度为g3，最小气隙厚度为g4，即g3＞g4。

对于电机的定子齿的排列方式，可以设置为：对于4个及4个以上的定子齿，两种定子齿不相互穿插排列，电机定子齿整体上包括两大定子齿集，即每个定子齿集中只包含同一种定子齿(1...1122...2结构，1和2表示两种不同的定子齿)，如图6所示。相邻两个相同结构的定子齿的轮廓的几何中心线所夹圆心角γ1＝2π/s。

以小齿轮廓中心线为基准，电机旋转方向的相邻的大齿，其轮廓中心线与小齿轮廓中心线的圆心夹角γ2＜2π/s。以大齿轮廓线的几何中心线为基准，电机旋转方向的相邻的小齿，其轮廓线的几何中心线与大齿轮廓线的中心线的圆心夹角γ3＞2π/s。虽然采用1...1122...2结构排列布置会存在一定的不平衡磁拉力，但相对于渐变气隙结构仍具有一定的优势，具有较小的齿槽转矩波动和较大的起动转矩，进而能够减小起动电流。

在本申请的另一个实施例中，两种定子齿存在穿插排列同时也存在定子齿集，每个定子齿集中只包含同一种定子齿，且定子齿集中的定子齿的数量大于等于2，如图7所示。

上述对于电机定子铁芯的描述仅限定了定子齿部结构，电机定子铁芯的轭部可以包括闭合的环形、闭合的框形或者开口的框形，例如C型和U型等等。其中对于2个齿的两种不同结构的定子齿的闭合框形轭部如图8所示。

图9和图10示出了电机在0s时刻和0齿槽转矩时的转子位置(b)，相对应于图11和图12中的a点和b点。从图12中可看出0齿槽转矩时刻电机起动转矩大于0，使得在静止时绕组通电后电机能够自行起动，解决了单相电机起动死点的问题。图13展示了在平均气隙厚度相同条件下，具有齿偏移结构的电机相对于常用的不等气隙(渐变气隙)结构的电机具有较大的输出转矩和较小的转矩波动，有利于减少电机运行噪声，具有更好的应用效果。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种单相永磁同步电机，其特征在于，所述单相永磁同步电机包括多种类型的定子齿，多种类型的定子齿至少包括：

第一类定子齿(10)；

第二类定子齿(20)，所述第一类定子齿(10)与所述第二类定子齿(20)围设成用于容纳转子部(30)的环形工作腔；

其中，所述第一类定子齿(10)的朝向所述转子部(30)一侧的端面的第一轮廓线对应的圆心角的角度，与所述第二类定子齿(20)的朝向所述转子部(30)一侧的端面的第二轮廓线对应的圆心角的角度不同。

2.根据权利要求1所述的单相永磁同步电机，其特征在于，相邻的所述第一类定子齿(10)和所述第二类定子齿(20)中，所述第一轮廓线的沿所述转子部(30)的径向方向的几何中心线，与所述第二轮廓线的沿所述转子部(30)的径向方向的几何中心线相交并形成夹角γ，其中，γ≠2π/s，s为所述第一类定子齿(10)和所述第二类定子齿(20)的总个数。

3.根据权利要求2所述的单相永磁同步电机，其特征在于，s＝2n，所述第一类定子齿(10)个数为n，所述第一类定子齿(10)和所述第二类定子齿(20)的个数为n，n为大于等于1的整数。

4.根据权利要求3所述的单相永磁同步电机，其特征在于，所述第一类定子齿(10)为多个，所述第二类定子齿(20)为多个，多个所述第一类定子齿(10)与所述第二类定子齿(20)沿所述转子部(30)的周向交替地设置。

5.根据权利要求2所述的单相永磁同步电机，其特征在于，沿所述转子部(30)的转动方向，所述第一轮廓线对应的圆心角的角度，大于所述第二轮廓线对应的圆心角的角度，其中，以所述第二类定子齿(20)为参考起点，沿所述转子部(30)的转动方向，与所述第二类定子齿(20)相邻的所述第一类定子齿(10)的朝向转子部一侧的端面的轮廓线的几何中心线之间所夹的圆心角小于2π/s。

6.根据权利要求5所述的单相永磁同步电机，其特征在于，以所述第二轮廓线的沿所述转子部(30)的径向方向的几何中心线为基准线，沿所述转子部(30)的转动方向至2π/s角度时为所述第一类定子齿(10)的偏移基线，所述第一轮廓线的沿所述转子部(30)的径向方向的几何中心线与所述偏移基线之间形成偏移角θ，其中，θ＝a-b，0＜θ＜π/2-α，α为所述第二轮廓线的两端与所述转子部(30)的几何中心处连线形成的圆心角，b为所述偏移基线、所述第一轮廓线的前端部与所述转子部(30)的几何中心处连线形成的圆心角，a为所述第一类定子齿(10)的偏移基线、所述第一轮廓线的后端部与转子部(30)的几何中心处连线形成的圆心角。

7.根据权利要求1所述的单相永磁同步电机，其特征在于，所述第二类定子齿(20)与所述转子部(30)之间形成均匀的气隙厚度g2，所述第一类定子齿(10)与所述转子部(30)之间形成均匀的气隙厚度g1，其中，g1＝g2。

8.根据权利要求1所述的单相永磁同步电机，其特征在于，g1＜g2。

9.根据权利要求1所述的单相永磁同步电机，其特征在于，所述第二类定子齿(20)与所述转子部(30)之间形成的气隙厚度，沿所述转子部(30)的周向逐渐增加或者逐渐减小地设置，和/或，所述第一类定子齿(10)与所述转子部(30)之间形成的气隙厚度，沿所述转子部(30)的周向逐渐增加或者逐渐减小地设置。

10.根据权利要求1所述的单相永磁同步电机，其特征在于，所述第一类定子齿(10)为多个，所述第二类定子齿(20)为多个，多个所述第一类定子齿(10)与多个所述第二类定子齿(20)围设成所述环形工作腔，多个所述第一类定子齿(10)中至少包括两个所述第一类定子齿(10)相邻地设置，和/或，多个所述第二类定子齿(20)中至少包括两个所述第一类定子齿(10)相邻地设置。

11.根据权利要求10所述的单相永磁同步电机，其特征在于，所述单相永磁同步电机包括：

第一定子本体(40)，多个所述第一类定子齿(10)与所述第一定子本体(40)相连接；

第二定子本体(50)，所述第二定子本体(50)与所述第一定子本体(40)相对地设置，多个所述第二类定子齿(20)与所述第二定子本体(50)相连接。

12.根据权利要求11所述的单相永磁同步电机，其特征在于，相邻所述第一类定子齿(10)形成的第一轮廓线的几何中心与所述转子部(30)的几何中心的连线形成的圆心角为γ1，其中，γ1＝2π/s，和/或，相邻所述第二定子本体(50)的第二轮廓线的几何中心与所述转子部(30)的几何中心的连线形成的圆心角也为γ1。

13.根据权利要求12所述的单相永磁同步电机，其特征在于，以所述第一类定子齿(10)为参考起点，沿所述转子部(30)的转动方向相邻的所述第二类定子齿(20)，所述第一轮廓线的几何中心、第二轮廓中心与所述转子部(30)的几何中心的连线形成的圆心角为γ3，其中，γ3＞2π/s。

14.根据权利要求1所述的单相永磁同步电机，其特征在于，所述第一类定子齿(10)为多个，所述第二类定子齿(20)为多个，所述第一类定子齿(10)的个数与所述第二类定子齿(20)的个数不同。

15.根据权利要求14所述的单相永磁同步电机，其特征在于，多个所述第一类定子齿(10)中至少一个所述第一类定子齿(10)的结构与其余的所述第一类定子齿(10)和所述第二类定子齿(20)的结构不同。

16.根据权利要求11所述的单相永磁同步电机，其特征在于，所述第一定子本体(40)与所述第二定子本体(50)一体成型，所述第一定子本体(40)与所述第二定子本体(50)的横截面呈环形或者方形。

17.根据权利要求11所述的单相永磁同步电机，其特征在于，所述第一定子本体(40)与所述第二定子本体(50)具有距离地设置，所述第一定子本体(40)与所述第二定子本体(50)相邻的表面上设置有凹陷部(60)。

18.根据权利要求12所述的单相永磁同步电机，其特征在于，以所述第二类定子齿(20)为参考起点，沿所述转子部(30)的转动方向相邻的所述第一类定子齿(10)所具有的第一轮廓线和第二轮廓的几何中心分别与所述转子部(30)的几何中心的连线形成的圆心角为γ2，其中，γ2＜2π/s。

19.一种吸尘器，包括单相永磁同步电机，其特征在于，所述单相永磁同步电机为权利要求1至18中任一项所述的单相永磁同步电机。

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