CN214544003U - 电机及电动泵 - Google Patents

Abstract

一种电机，包括定子组件、转子组件和霍尔传感器，定子组件包括定子齿极板和定子外壳，霍尔传感器与定子齿极板固定连接，定子外壳在靠近霍尔传感器的区域设有第一切口部。通过设置第一切口部作为气隙隔栅，有利于降低霍尔传感器所在位置漏磁磁通，减少漏磁磁通对霍尔传感器检测的干扰，有利于电机正常运行。

Description

电机及电动泵

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体涉及一种电机及电动泵。

背景技术

电机包括定子组件、转子组件和霍尔传感器，定子组件包括绕组和定子铁芯，霍尔传感器作为位置传感器检测转子组件的永磁体的磁场变化并输出反馈信号至与电机连接的控制电路，然后控制电路控制绕组进行通电时序切换。

当绕组电流较小时，定子铁芯内磁通不饱和，定子铁芯表面的漏磁磁通较小，对霍尔传感器检测的影响较小；当电机高电压起动时，绕组内电流加大，定子铁芯内磁通饱和，在定子铁芯表面一定距离内存在较大的漏磁磁通，由于霍尔传感器靠近定子铁芯表面安装，所以霍尔传感器所在位置漏磁磁通较大，可能会干扰霍尔传感器对永磁体磁极位置判断，从而影响绕组通电时序切换，不利于电机正常运转。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电机和电动泵，有利于降低霍尔传感器所在位置漏磁磁通，减少漏磁磁通对霍尔传感器检测的干扰，有利于电机正常运行。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电机，包括定子组件、转子组件、霍尔传感器，所述定子组件位于所述转子组件的内周或外周，所述定子组件包括定子铁芯和绕组，所述霍尔传感器邻近所述转子组件设置，所述定子铁芯包括定子齿极板和定子外壳，所述定子外壳位于所述定子齿极板的外周，所述霍尔传感器与所述定子齿极板固定连接，所述定子外壳在靠近所述霍尔传感器的区域设有第一切口部作为气隙隔栅。

一种电动泵，包括所述的电机，还包括叶轮和电机壳，所述电机位于所述电机壳内，所述叶轮与所述转子组件的转子磁环固定连接或一体成形。

本申请通过在与霍尔传感器相对应的定子外壳上设置第一切口部作为气隙隔栅，使得定子铁芯磁通回路中磁阻增加，有利于降低定子铁芯内磁密饱和程度，降低定子铁芯表面的漏磁磁通，霍尔传感器安装于定子铁芯表面，有利于降低霍尔传感器所在位置的漏磁磁通，减少漏磁磁通对霍尔传感器检测的干扰，有利于电机和电动泵正常运行。

附图说明

图1是电动泵的一种实施方式的一个剖视结构示意图；

图2是图1所示定子组件的第一种实施方式的立体结构示意图；

图3是图2所示定子组件的分解结构示意图；

图4是图3所示定子外壳的立体结构示意图；

图5是图3所示定子外壳的侧视角度结构示意图；

图6是图2所示定子组件的俯视角度结构示意图；

图7是图1所示定子组件的第二种实施方式的立体结构示意图；

图8是图7所示定子组件的俯视角度结构示意图；

图9是图7所示的定子组件的激励磁场模拟示意图；

图10是图1所示定子组件的第三种实施方式的俯视角度结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

参见图1，一种电动泵100，包括电机110、叶轮600和电机壳700，电机110位于电机壳700内，还可以包括泵盖(图中未示出)，叶轮600位于泵盖和电机壳700之间的腔体内，电机110包括定子组件200、转子组件320、霍尔传感器400，转子组件320包括永磁体，定子组件200套设于转子组件320外周，作为其他实施方式，转子组件320也可套设于定子组件200外周；电动泵还包括转轴310，转子组件320可以围绕转轴310转动或者与转轴310一起转动，叶轮600与转子组件320固定连接或注塑成一体。电机还包括电控板500，霍尔传感器400与定子组件200固定连接，霍尔传感器400与电控板500电连接和/或信号连接，霍尔传感器400能够检测转子组件320的磁极极性变化，输出信号至电控板500，电控板500根据该信号控制定子组件200绕组的通电时序，绕组通电后产生激励磁场与转子组件320的磁场之间相互作用产生电磁转矩，使得转子组件320旋转，带动叶轮600运行，电动泵100工作。

参见图2-6，定子组件200包括定子铁芯210和绕组220，定子铁芯210为爪极式定子铁芯，定子铁芯210包括上定子齿极板211、下定子齿极板212、定子外壳213，上定子齿极板211包括第一基板2115和若干个上齿极2111～2114，附图示例给出了具有4个上齿极的上定子齿极板211结构，上齿极个数可以根据需求调整。第一基板2115沿径向设置，上齿极2111～2114自第一基板2115的内周沿轴向延伸，上齿极2111～2114的截面沿延伸方向减小，第一基板2115与上齿极2111～2114连接；下定子齿极板212包括第二基板2125和4个下齿极2121～2124，下齿极与上齿极相同或类似，下齿极2121～2124自第二基板2125的内周沿轴向延伸，下齿极2121～2124的截面沿延伸方向减小，第二基板2125与下齿极2121～2124连接。上齿极与下齿极的形状尺寸趋于相同；上定子齿极板211与下定子齿极板212相对设置，上齿极与下齿极间隔设置，以附图3所示方向为例，上齿极自第一基板2115轴向向下延伸，下齿极自第二基板2125轴向向上延伸，从定子组件200的径向看，上齿极、下齿极沿圆周交替布置，且均匀分布，上齿极相邻两侧齿极均为下齿极，下齿极的两侧齿极均为上齿极。定子外壳213位于上定子齿极板211和下定子齿极板212的外周，绕组220位于定子外壳213与上定子齿极板211、下定子齿极板212之间的区域内。定子组件200的绕组220与电控板500可以通过插针(附图未示出)电连接/信号连接。

为了检测转子组件的位置，霍尔传感器400邻近转子组件300的永磁体设置，本实施例中，霍尔传感器400与上定子齿极板211固定连接，具体地，霍尔传感器位于上定子齿极板的第一基板与其中一个上齿极的连接处，本实施例中该上齿极记为第一上齿极2111，霍尔传感器400位于第一基板2115与第一上齿极2111的连接处并与上定子齿极板211通过注塑连接。当然霍尔传感器400位置可以调整，也可以设置在第一基板2115上而非第一基板2115与第一上齿极2111的连接处。图2～6中仅示出了安装座410，未示出霍尔传感器400，该安装座410通过注塑形成，安装座410具有安装槽，霍尔传感器400位于安装槽内(附图未示出)，通过安装座410位置可以知道霍尔传感器400位置。

霍尔传感器400作为位置传感器主要对转子组件320永磁体产生的磁场进行检测，霍尔传感器400安装于上定子齿极板211上方，当绕组220内电流较小时，定子铁芯210内磁通不饱和，定子铁芯210表面一定距离内的漏磁磁通较少，漏磁磁通对霍尔传感器的干扰较小可以忽略；但当电机高电压启动时，绕组220内电流加大，定子铁芯210内磁通饱和，定子铁芯210表面一定距离内存在较大的漏磁磁通，因而霍尔传感器400所在位置漏磁磁通较大，漏磁磁通与转子组件永磁体320励磁磁通耦合，可能会干扰霍尔传感器对永磁体磁极位置判断，影响绕组通电时序切换，不利于电机正常运转。

因此，申请人在定子外壳213设置第一切口部2131，第一切口部2131位于定子外壳213靠近第一基板2115的一端，第一切口部与第一上齿极相对设置，第一切口部2131位于与霍尔传感器400位置相对应的定子外壳内。第一切口部2131在本实施例中为弧形，当然也可以是其他形状如三角形、圆形、矩形、开矩形孔等。沿定子组件径向方向，第一切口部2131具有起始端2131a和终止端2131b，沿起始端2131a和终止端2131b分别位于霍尔传感器400的两侧。第一切口部2131起到气隙隔栅的作用，使得第一上齿极2111的磁通回路变窄，磁通回路中磁阻增加，在相同磁势条件下，上定子齿极板的第一上齿极2111的磁通降低，第一上齿极2111靠近与第一基板2115连接处磁密饱和程度下降或不饱和，定子铁芯210表面的漏磁磁通降低，即能够降低安装于定子铁芯表面的霍尔传感器400附近的漏磁磁通，减少漏磁磁通对霍尔传感器信号的干扰，提高霍尔传感器检测准确性，有利于电动泵正常运行。沿定子组件径向方向，第一切口部2131向下定子齿极板212方向延伸一定深度H₁，深度H₁通常为3～5mm，深度过小则在减少漏磁磁通方面作用有限，过深则不利于定子组件的结构稳定。

此外，第一基板也设有切口部，包括第二切口部2115a、第三切口部2115b、第四切口部2115c、第五切口部2115d。结合图3、图6，第二切口部2115a、第三切口部2115b、第四切口部2115c、第五切口部2115d位于两个相邻上齿极之间，第二切口部2115a、第三切口部2115b、第四切口部2115c、第五切口部2115d分别与下定子齿极板212的4个下齿极相对设置，第二切口部2115a、第三切口部2115b、第四切口部2115c、第五切口部2115d顺时针均匀排布，第二切口部2115a、第三切口部2115b、第四切口部2115c、第五切口部2115d均位于第一基板2115的内侧，沿着定子组件径向方向，第二切口部2115a、第三切口部2115b、第四切口部2115c、第五切口部2115d自第一基板2115内周往外缘延伸。第二切口部2115a、第三切口部2115b分别位于霍尔传感器400的两侧，第二切口部2115a位于第一上齿极2111和第四上齿极2114之间，第三切口部2115b位于第一上齿极2111与第二上齿极2112之间。

参见图6，第二切口部2115a沿径向方向的长度即切口宽度为H₂，第三切口部2115b沿径向方向的长度即切口宽度为H₃，第四切口部2115c沿径向方向的长度即切口宽度为H₄，第五切口部2115d沿径向方向的长度即切口宽度为H₅，本实施例中第四切口部2115c切口宽度H₄等于第一基板的宽度，即第四切口部2115c从第一基板2115的内圆周延伸到了第一基板的外圆周，使得第一基板2115不再是封闭的环形板，第四切口部2115c作为绕线出线口。第四切口部2115c位于上定子齿极板211的两个相邻上齿极2113、2114之间的第一基部区域，第四切口部2115c所在位置与霍尔传感器400相隔至少一个上齿极2114。

本实施例中H₂＞H₅，H₃＞H₅，第二切口部2115a切口宽度H₂、第三切口部2115b切口宽度H₃均大于第五切口部2115d切口宽度H₅，通过增加位于霍尔传感器两侧的第二切口部、第三切口部沿径向方向的长度，减小了霍尔传感器两侧的磁轭宽度，使得霍尔传感器所在的第一上齿极两侧磁通回路变窄，磁阻增加，在相同磁势条件下，上定子齿极板的第一上齿极2111的磁通降低，第一上齿极2111与第一基板2115连接处磁密饱和程度下降或不饱和，定子铁芯210表面的漏磁磁通降低，减少了漏磁磁通对霍尔传感器信号的干扰，提高霍尔传感器检测准确性。

定义霍尔传感器所在的第一上齿极2111与第一基板2115连接处的弧长为L₁，第二切口部2115a到第一切口部2131的距离为L₂，第三切口部2115b到第一切口部2131的距离为L₃，L₁、L₂、L₃符合以下关系时，霍尔传感器附近的漏磁磁通能够较好降低：

这里第二切口部到第一切口部的距离L₂是指第二切口部到第一切口部的最短距离，第三切口部到第一切口部的距离L₃也是指第三切口部到第一切口部的最短距离。

这里简单分析下得出公式(1)的原因：不考虑定子铁芯表面漏磁散场，第一上齿极2111内的磁通通过上定子齿极板211、定子外壳213、下定子齿极板212再到与第一上齿极2111相邻的下齿极2121、2122，与转子组件的永磁体320励磁磁通耦合构成闭合磁路，第一上齿极211与第一基板2115连接处沿轴向方向的截面所穿过的磁通量

等于第二切口部2115b到第一切口部2131的最短路径处沿轴向方向的截面所穿过的磁通量

和第三切口部2115c到第一切口部2131的最短路径处沿轴向方向的截面所穿过的磁通

之和，即：

磁通量

等于磁场密度B(简称磁密)与面积S的乘积，因此：

B₁·S₁＝B₂·S₂+B₃·S₃ 公式(3)

其中，B₁为第一上齿极211与第一基板2115连接处磁场密度，S₁为第一上齿极211与第一基板2115连接处轴向方向的截面面积；B₂为第二切口部2115a到第一切口部2131的最短路径处磁场密度，S₂为第二切口部2115a到第一切口部2131的最短路径处轴向方向的截面面积；B₃为第三切口部2115b到第一切口部2131的最短路径处磁场密度，S₃为第三切口部2115b到第一切口部2131的最短路径处轴向方向的截面面积。

当第二切口部、第三切口部对称时，则有B₂＝B₃，L₂＝L₃；面积S等于第一基板2115的厚度h与对应长度L的乘积，因此：

B₁·L₁·h＝B₂·L₂·h+B₂·L₃·h 公式(4)

第一基板2115的厚度h相同，因此公式(4)变为：

B₁·L₁＝B₂·(L₂+L₃) 公式(5)

当

代入公式(5)中，得到：

由于增加了第二切口部以及第三切口部沿径向方向的长度，使得霍尔传感器400所在位置的第一上齿极两侧的磁轭宽度L₂、L₃减小，在相同磁势条件下，上定子齿极板的上齿极2111与第一基板2115连接处的磁密B₁仅为第二切口部2115b到第一切口部2131处磁密B₂的

上定子齿极板的第一上齿极2111与第一基板2115连接处附近区域的磁密不饱和，而霍尔传感器位于该区域，因此，霍尔传感器检测到的定子铁芯表面的漏磁磁通能够被有效地降低，减少漏磁磁通对霍尔传感器信号的干扰。以上推导过程只是为了定量分析申请人如何得到的L₁、L₂、L₃之间的关系，由于实际磁场比较复杂，该推导过程做了许多简化和假设，仅供参考。

参见图7-8，为定子组件的第二实施方式。与图2-6所示的实施方式所不同的是，在本实施例中，第二切口部2115a’切口宽度H₂等于第一基板2115’的宽度，即第二切口部2115a’从第一基板2115’的内圆周延伸到了第一基板的外圆周，第二切口部2115a’作为绕线出线口。本实施例中电机旋转方向如图8箭头所示，转子组件的永磁体先经过霍尔传感器所在的安装座410’再经过第二切口部2115a’所在区域。将绕线出线口设置在霍尔传感器附近，能够作为气隙隔栅降低霍尔传感器附近的漏磁磁通，因此，第一基板2115’上的其余几个切口部第三切口部2115b’、第四切口部2115c’的切口宽度与第五切口部2115d’的切口宽度相同，第五切口部2115d’的切口宽度与上一实施例相同，不需要额外加宽第三切口部2115b’、第四切口部2115c’的切口宽度。定子外壳上仍设置第一切口部2131’，第一切口部2131’与第一上齿极2111’相对，第一切口部2131’的位置从第二切口部2115a’靠近霍尔传感器400’的一侧开始沿着定子组件外圆周向远离第二切口部2115a’方向延伸。第一切口部2131’不超出第一上齿极2111’所对应的定子外壳区域。将定子组件轴向投影，可以看到第二切口部2115a’与第一切口部2131’相邻设置，即第二切口部到第一切口部的最短距离L₃为0。因此与上一实施例类似，推荐第三切口部2115b’到第一切口部2131’的最短距离L₂是霍尔传感器所在的第一上齿极2111’与第一基板2115’连接处的弧长L₁的

参见图9，图9为本实施例的定子组件激励磁场的模拟示意图，箭头数量越多长度越长代表磁密越大，从图中可看到，设置霍尔传感器400’的区域即第一基板靠近第一上齿极的区域的磁密明显低于第一基板其他区域的磁密，磁通多数从右侧的第三切口部与第一切口部之间的区域D流过，说明通过设置第一切口部以及开口的位置调整，能够使得霍尔传感器附近的漏磁能够较好地被降低，减少漏磁对霍尔传感器信号的干扰，有利于电机正常运行。

作为其他实施方式，参见图10，定子组件的第三实施例，相比于第二实施例，本实施例可以将第一切口部2131”沿着定子外壳顺时针移动一定距离，第二切口部2115a”与第一切口部2131”不相邻，与第一实施例类似，第二切口部2115a”到第一切口部2131”的最短距离L₃与第三切口部2115b”到第一切口部2131”的最短距离L₂之和是霍尔传感器所在的第一上齿极与第一基板连接处的长度L₁的

这样的条件下，霍尔传感器附近的漏磁磁通能够较好地被降低。

前述几个实施例的定子组件，除应用于电动泵之外，也可以应用于其他需要采用霍尔传感器作为位置检测的电动装置中，如电动阀、风扇等。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种电机，包括定子组件、转子组件、霍尔传感器，所述定子组件位于所述转子组件的内周或外周，所述定子组件包括定子铁芯和绕组，所述霍尔传感器邻近所述转子组件设置，其特征在于：所述定子铁芯包括定子齿极板和定子外壳，所述定子外壳位于所述定子齿极板的外周，所述霍尔传感器与所述定子齿极板固定连接，所述定子外壳在靠近所述霍尔传感器的区域设有第一切口部作为气隙隔栅。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述定子齿极板包括上定子齿极板、下定子齿极板，所述上定子齿极板和所述下定子齿极板相对设置，所述上定子齿极板包括上齿极和第一基板，所述上齿极自所述第一基板的内周沿轴向延伸，所述上齿极和所述第一基板连接，所述霍尔传感器位于所述第一基板和其中一个上齿极的连接处，该上齿极记为第一上齿极，所述第一切口部与所述第一上齿极相对设置。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于：所述第一切口部位于所述定子外壳靠近所述第一基板的一端，沿径向方向，所述第一切口部的起始端和终止端分别位于所述霍尔传感器的两侧；沿轴向方向，所述第一切口部向所述下定子齿极板方向延伸3～5mm。

4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于：所述上定子齿极板具有第二切口部、第三切口部，所述第二切口部、第三切口部分别从所述第一基板内周沿着径向向第一基板外缘延伸，所述第二切口部、第三切口部分别位于所述霍尔传感器的两侧，所述第二切口部、第三切口部填充塑料。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于：定义所述第一上齿极与所述第一基板连接处的长度为L₁，所述第二切口部到所述第一切口部的距离为L₂，所述第三切口部到所述第一切口部的距离为L₃，L₁、L₂、L₃满足以下关系：

6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于：沿着所述电机的旋转方向，所述转子组件先经过所述第三切口部再经过所述霍尔传感器、所述第二切口部；所述上定子齿极板具有至少4个上齿极，所述上定子齿极板还具有第四切口部、第五切口部，所述第二切口部沿径向方向的长度大于第四切口部沿径向方向的长度或第五切口部沿径向方向的长度，所述第二切口部沿径向方向的长度小于等于所述第一基板宽度；所述第三切口部沿径向方向的长度大于等于第四切口部沿径向方向的长度或第五切口部沿径向方向的长度，所述第二切口部沿径向方向的长度小于等于所述第一基板宽度。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于：所述第二切口部沿径向方向的长度等于所述第一基板宽度，所述第二切口部作为绕线出线口；所述第三切口部沿径向方向的长度等于第四切口部沿径向方向的长度或第五切口部沿径向方向的长度。

8.根据权利要求2所述的电机，其特征在于：所述下定子齿极板具有下齿极，所述上齿极与所述下齿极间隔设置，所述定子外壳位于所述上定子齿极板、下定子齿极板的外周，所述绕组位于所述上定子齿极板、下定子齿极板和所述定子外壳之间。

9.一种电动泵，包括权利要求1～8任一项所述的电机，还包括叶轮和电机壳，所述电机位于所述电机壳内，所述叶轮与所述转子组件的转子磁环固定连接或一体成形。

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