TWM543505U - 單相永磁電機及其定子磁芯 - Google Patents
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Description
本新型涉及單相電機,尤其涉及單相永磁電機的定子磁芯。
單相永磁電機通常由定子磁芯、定子繞組、以及永磁轉子構成。其中,定子磁芯大致呈U形,包括兩間隔設置的極臂,每一極臂的末端形成一極爪,每一極爪的內壁內凹形成極弧面,所述繞組即纏繞於極臂上,所述轉子則設置於兩極爪之間,與極弧面相對。該種電機的定子磁芯的極臂分離設置,兩極爪之間形成有較大的缺口,所述缺口使得定子和轉子之間形成較大的齒槽轉矩,導致電機的運行不平穩,產生噪音。
有鑑於此,本新型提供一種單相永磁電機及其定子磁芯,能有效提升電機運轉的穩定性,減小噪音的產生。
一方面,本新型提供一種定子磁芯,包括端部以及由端部伸出的極臂,所述極臂包括間隔設置的兩連接臂以及分別形成於每一連接臂的末端的極爪,所述兩極爪內形成空間用於容納轉子,所述極爪環繞所述空間形成極弧面,所述極弧面的軸向第一部分在周向上連續並且軸向第二部分在周向上斷開。
較佳地,所述極弧面所斷開的位置位於兩連接臂之間。
較佳地,所斷開的寬度與連接臂之間間隔的距離相當。
較佳地,所述極臂包括沿軸向相疊的第一極臂與第二極臂,所述第一極臂包括兩間隔的第一連接臂以及分別形成於第一連接臂的末端的第一極爪,所述第二極臂包括兩間隔的第二連接臂以及分別形成於第二連接臂的末端的第二極爪,所述兩第一兩極爪相互分離,所述兩第二極爪相互連接,每一第二極爪與一第一極爪相疊共同構成極臂的一極爪,所述第一極爪、第二極爪的內壁面共同構成極臂的極弧面,所述極弧面對應第一極爪的軸向第二部分在周向上斷開,對應第二極爪的軸向第一部分在周向上連續。
較佳地,其包括一所述第一極臂及兩個所述第二極臂,所述第一極臂夾置於兩第二極臂之間。
較佳地,其包括兩個所述第一極臂為兩個及一個所述第二極臂,第二極臂夾置於兩第一極臂之間。
較佳地,所述第一極臂、第二極臂均為複數,第一極臂與第二極臂沿軸向交替相疊。
較佳地,所述端部、第一極臂、第二極臂分別由複數薄片堆疊而成並機械相連。
較佳地,所述第一極臂與端部其中之一形成有卡槽,其中之另一形成有卡塊;所述第二極臂與端部其中之一形成有卡槽,其中之另一形成有卡塊;所述卡塊分別卡設於相應的卡槽內將第一極臂、第二極臂、以及端部連接。
較佳地,所述極弧面內凹形成兩啟動槽,所述啟動槽偏離極爪的中心軸。
另一方面,本新型提供一種定子磁芯,包括端部以及由端部伸出的極臂,所述極臂至少包括在軸向上疊置的第一極臂和第二極臂,其中,所述第一極臂和第二極臂的形狀或結構不同。
較佳地,所述第一極臂包括兩間隔的第一連接臂以及分別形成於第一連接臂的末端的第一極爪,所述兩第一連接臂的極爪相互間隔,所述第二極臂包括兩間隔的第二連接臂以及分別形成於第二連接臂的末端的第二極爪,所述兩第二極爪相互連接。
較佳地,所述兩第二極爪的之間的連接處形成磁橋。
再一方面,本新型提供一種單相永磁電機,包括上述定子磁芯、纏繞於定子磁芯上的繞組、以及可相對定子旋轉的永磁轉子,所述轉子設置於兩極爪內的空間,所述定子磁芯的極弧面環繞轉子並與轉子形成氣隙。
相較先前技術,本新型電機的定子磁芯的極弧面的軸向第一部分在周向上連續並且軸向第二部分在周向上斷開,使電機的效率和噪音兩項重要性能指標得以權衡,提升電機的整體性能。
圖1係本新型單相永磁電機一實施例的結構示意圖。
圖2係圖1所示電機的爆炸圖。
圖3係圖1所示電機的俯視圖。
圖4係圖1所示電機的仰視圖。
圖5係本新型單相永磁電機的磁芯的另一實施例的示意圖。
圖6係本新型單相永磁電機的磁芯的再一實施例的示意圖。
下麵結合圖示,透過對本新型的具體實施方式詳細描述,將使本新型的技術方案及其他有益效果顯而易見。可以理解,圖示僅提供參考與說明用,並非用來對本新型加以限制。圖示中顯示的尺寸僅是為便於清晰描述,而並不限定比例關係。
圖1-2所示為根據本新型一實施例的單相永磁電機的結構示意圖,所述電機包括定子磁芯10、纏繞於定子磁芯10上的繞組(圖未示)、以及可轉動地設置於定子磁芯10內的永磁轉子12。圖示中,為清楚顯示本新型電機的定子磁芯10的結構及特點,電機的部分元件,如繞組、控制繞組電流的電路、電機的外殼等並未示出,其可以是先前單相永磁電機中的相應結構。所述永磁轉子12內可固定穿設一轉軸,用於與負載連接,繞組通電時定子磁芯10被極化,與永磁轉子12的磁場作用推動永磁轉子12轉動,進而帶動負載工作。
所述定子磁芯10由軟磁材料製成,比如鐵等。較佳地,本實施例中,所述定子磁芯10為U型磁芯,包括端部14、以及由所述端部14垂直向外伸出的極臂16。本實施例中,所述極臂16至少由第一極臂18、以及第二極臂20構成。其中,所述第一極臂18、第二極臂20在永磁轉子12的軸向上相疊,並且連接於端部14的同一側。本實施例中,所述端部14、第一極臂18、第二極臂20分別成型後透過機械連接的方式相連,如此第一極臂18、第二極臂20可以在繞組繞設完成後再與端部14連接,使得繞組的纏繞更為方便、快捷。
較佳地,所述端部14、第一極臂18、第二極臂20分別由複數薄片,如矽鋼片等堆疊而成。圖示中僅示意性示出端部14、第一極臂18、第二極臂20堆疊成型後的整體外形,並未顯示多層堆疊的具體結構。為方便薄片的組裝,可在每一薄片上均對應地形成裝配孔22,本實施例中所述裝配孔22為下凹的盲孔,薄片在堆疊時相鄰的盲孔之間凹凸配合並卡扣連接,分別形成所述端部14、第一極臂18、以及第二極臂20。
本實施例中,所述端部14在靠近其兩側端的位置分別形成有卡槽24,所述卡槽24在軸向上貫穿所述端部14。所述極臂16,包括第一極臂18與第二極臂20,形成有對應所述卡槽24的卡塊26。所述卡塊26沿軸向卡入卡槽24內將極臂16與端部14相連,即形成所述定子磁芯10。較佳地,所述卡槽24與卡塊26形成燕尾型卡扣連接,避免連接後脫開。在其它實施例中,所述卡槽24也可以形成於第一極臂18、第二極臂20上,相應地所述卡塊26形成於端部14上,同樣地透過卡扣方式將三者連接形成所述定子磁芯10。
所述第一極臂18包括兩獨立的臂部28,所述兩臂部28結構基本相同,相互平行且間隔設置。每一臂部28均呈長條狀,包括第一連接臂30及形成於第一連接臂30的一末端的第一極爪32,所述第一極爪32遠離端部14。所述第一連接臂30朝向端部14的另一末端的端面向外凸出形成所述卡塊26,與端部14的卡槽24連接。所述兩臂部28的第一極爪32相對且間隔設置,並共同界定一用於收容永磁轉子12的收容空間。所述兩第一極爪32相向的內壁面凹陷形成第一極弧面34,與永磁轉子12的外表面相對應並相間隔,形成氣隙。
由於第一極臂18的兩第一極爪32分離設置,第一極弧面34在周向上呈斷開設置,所斷開的寬度與第一連接臂30之間的間隔的寬度相當。由於第一極弧面34在周向上斷開且斷開的寬度較大,一方面在斷開位置處形成較大的磁阻,減少漏磁,從而保證電機的效率;但是另一方面在斷開位置處形成較大的齒槽轉矩,影響永磁轉子12的轉動,導致噪音的產生。
較佳地,所述第一極弧面34上設內凹的啟動槽36,所述啟動槽36偏離第一極爪32的中心軸X(如圖3所示)一定角度。本實施例中,所述啟動槽36為兩個,在周向上相差180度,關於永磁轉子12的中心軸呈對稱分佈,分別由每一第一極爪32的末端,即遠離第一連接臂30的一端,沿周向向內延伸,且深度逐漸增加。由於設置啟動槽36,第一極弧面34與永磁轉子12之間形成不均勻氣隙,如此使得電機在斷電停止運轉時,永磁轉子12的極軸偏離第一極爪32的中心軸X一定角度,即避開死點位置,確保電機在再次通電時能夠順利啟動。
所述第二極臂20大致呈U形,包括兩第二連接臂38以及分別形成於兩第二連接臂38的末端的兩第二極爪40。所述兩第二連接臂38平行間隔設置,每一第二連接臂38的端面向外凸出形成一所述卡塊26,與端部14的卡槽24卡扣連接。所述兩第二極爪40遠離端部14,相互連接為一體,並于其中央形成圓孔42,用於容置所述永磁轉子12,所述圓孔42的孔徑略大於永磁轉子12的外徑。本實施例中,所述圓孔42沿軸向貫穿第二極爪40,圓孔42的周圍則呈封閉狀。所述第二極爪40環繞圓孔42形成面向永磁轉子12的第二極弧面44,所述第二極弧面44在周向上為連續的弧面。較佳地,所述兩第二極爪40形成的第二極弧面44共同構成一大致標準的圓柱面,與永磁轉子12同軸設置並在兩者之間形成連續且基本均勻的氣隙。
相較於第一極臂18的第一極爪32,第二極臂20的第二極爪40相互連接為一體,在兩第二連接臂38之間形成橫樑46。所述橫樑46、第二連接臂38、以及端部14形成不經過永磁轉子12的磁路,會在一定程度上形成漏磁,降低電機的功率密度。較佳地,兩第二極爪40的連接處,即橫樑46的中央,形成磁橋48,所述磁橋48相較於第二極爪40的其餘部分具有最小的厚度,以增大磁阻,減小漏磁。更佳地,所述磁橋48在其外壁面上形成有凹槽49,所述凹槽49可以是單個或複數,沿軸向延伸並在軸向上貫穿磁橋48。
相較於第一極臂18的第一極爪32,第二極臂20的第二極爪40相互連接為一體,在與永磁轉子12裝配後,所述第二極臂20的第二極弧面44與永磁轉子12的外壁面之間形成連續氣隙,有效降低齒槽轉矩,從而永磁轉子12的運轉更為平穩,電機工作時噪音降低。本實施例中,由於第二極弧面44為圓柱面,其與永磁轉子12的外壁面之間的徑向距離恒定,兩者之間形成均勻的氣隙,最大程度上降低齒槽轉矩,減小噪音的產生。
請一併參閱圖3及圖4,在永磁轉子12的軸向上,所述第一極臂18與第二極臂20相疊置,其中每一第一連接臂30與一第二連接臂38相疊,共同構成極臂16的一連接臂。本實施例中,極臂16的兩連接臂平行間隔設置,兩者之間形成繞線空間。所述繞組纏繞於所述兩連接臂上,通常兩繞組相串聯。所述兩第一極爪32分別與一第二極爪40相疊,共同形成極臂16的極爪,用於與永磁轉子12作用。所述第一極弧面34與第二極弧面44基本上呈共軸設置,且直徑相當,共同構成極臂16的極弧面。
對於本新型的電機,其定子磁芯10的極臂16由第一極臂18與第二極臂20相疊置而成,形成的極弧面在周向上部分連續且部分斷開,連續的部分即第二極弧面44,斷開的部分即第一極弧面34。如此第一極臂18與第二極臂20共同作用,使電機的效率和噪音兩項重要性能指標得以權衡,提升電機的整體性能。
另,所述極弧面在啟動槽36位置處與永磁轉子12形成非均勻氣隙,在非啟動槽36位置處與永磁轉子12形成基本均勻氣隙,保證永磁轉子12能順利啟動。上述實施例中啟動槽36僅形成於第一極爪32的第一極弧面34上,在一些實施例中,也可以將啟動槽36形成於第二極爪40的第二極弧面44上,或同時在第一極弧面34和第二極弧面44上形成啟動槽36。可以理解地,根據對電機的啟動方向的不同要求,可以配合設計相應的驅動電路。另,所述啟動槽36的設置可以根據需要在長度、深度上做相應的變化,並不以本實施例所示具體結構為限。
上述實施例中,採用單個第一極臂18與單個第二極臂20相配合構成定子磁芯10,在其它實施例中,兩者還可有其它配合方式:如圖5所示,可以是單個第一極臂18與兩個第二極臂20相配合,將第一極臂18夾置於兩第二極臂20之間;或者如圖6所示,也可以是單個第二極臂20與兩個第一極臂18相配合,將第二極臂20夾置於兩第一極臂18之間;再或者,還可以是複數第一極臂18與複數第二極臂20交替相疊等。
以上所述僅為本新型的較佳實施例而已,並不用以限制本新型,凡在本新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本新型的保護範圍之內。
10‧‧‧定子磁芯
12‧‧‧永磁轉子
14‧‧‧端部
16‧‧‧極臂
18‧‧‧第一極臂
20‧‧‧第二極臂
22‧‧‧裝配孔
24‧‧‧卡槽
26‧‧‧卡塊
28‧‧‧臂部
30‧‧‧第一連接臂
32‧‧‧第一極爪
34‧‧‧第一極弧面
36‧‧‧啟動槽
38‧‧‧第二連接臂
40‧‧‧第二極爪
42‧‧‧圓孔
44‧‧‧第二極弧面
46‧‧‧橫樑
48‧‧‧磁橋
49‧‧‧凹槽
X‧‧‧中心軸
12‧‧‧永磁轉子
14‧‧‧端部
16‧‧‧極臂
18‧‧‧第一極臂
20‧‧‧第二極臂
22‧‧‧裝配孔
24‧‧‧卡槽
26‧‧‧卡塊
28‧‧‧臂部
30‧‧‧第一連接臂
32‧‧‧第一極爪
34‧‧‧第一極弧面
36‧‧‧啟動槽
38‧‧‧第二連接臂
40‧‧‧第二極爪
42‧‧‧圓孔
44‧‧‧第二極弧面
46‧‧‧橫樑
48‧‧‧磁橋
49‧‧‧凹槽
Claims (15)
- 一種定子磁芯,包括端部以及由端部伸出的極臂,所述極臂包括間隔設置的兩連接臂以及分別形成於每一連接臂的末端的極爪,所述兩極爪內形成空間用於容納轉子,所述極爪環繞所述空間形成極弧面,其中,所述極弧面的軸向第一部分在周向上連續並且軸向第二部分在周向上斷開。
- 如申請專利範圍第1項所述的定子磁芯,其中,所述極弧面所斷開的位置位於兩連接臂之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的定子磁芯,其中,所述斷開的寬度與所述連接臂之間間隔的距離相當。
- 如申請專利範圍第1項所述的定子磁芯,其中,所述極臂包括沿軸向相疊的第一極臂與第二極臂,所述第一極臂包括兩間隔的第一連接臂以及分別形成於第一連接臂的末端的第一極爪,所述第二極臂包括兩間隔的第二連接臂以及分別形成於第二連接臂的末端的第二極爪,所述兩第一兩極爪相互分離,所述兩第二極爪相互連接,每一第二極爪與一第一極爪相疊共同構成極臂的一極爪,所述第一極爪、第二極爪的內壁面共同構成極臂的極弧面,所述極弧面對應第一極爪的部分在周向上斷開,對應第二極爪的部分在周向上連續。
- 如申請專利範圍第4項所述的定子磁芯,其中,包括一所述第一極臂及兩個所述第二極臂,所述第一極臂夾置於兩第二極臂之間。
- 如申請專利範圍第4項所述的定子磁芯,其中,包括兩個所述第一極臂為兩個及一個所述第二極臂,第二極臂夾置於兩第一極臂之間。
- 如申請專利範圍第4項所述的定子磁芯,其中,所述第一極臂、第二極臂均為複數,第一極臂與第二極臂沿軸向交替相疊。
- 如申請專利範圍第4項所述的定子磁芯,其中,所述端部、第一極臂、第二極臂分別由複數薄片堆疊而成並機械相連。
- 如申請專利範圍第8項所述的定子磁芯,其中,所述第一極臂與端部其中之一形成有卡槽,其中之另一形成有卡塊;所述第二極臂與端部其中之一形成有卡槽,其中之另一形成有卡塊;所述卡塊分別卡設於相應的卡槽內將第一極臂、第二極臂、以及端部連接。
- 如申請專利範圍第1-9項任一項所述的定子磁芯,其中,所述極弧面內凹形成兩啟動槽,所述啟動槽偏離極爪的中心軸。
- 如申請專利範圍第4項所述的定子磁芯,其中,所述兩第二極爪的之間的連接處形成磁橋。
- 一種定子磁芯,包括端部以及由端部伸出的極臂,所述極臂至少包括在軸向上疊置的第一極臂和第二極臂,其中,所述第一極臂和第二極臂的形狀或結構不同。
- 如申請專利範圍第12項所述的定子磁芯,其中,所述第一極臂包括兩間隔的第一連接臂以及分別形成於第一連接臂的末端的第一極爪,所述兩第一連接臂的極爪相互間隔,所述第二極臂包括兩間隔的第二連接臂以及分別形成於第二連接臂的末端的第二極爪,所述兩第二極爪相互連接。
- 如申請專利範圍第13項所述的定子磁芯,其中,所述兩第二極爪的之間的連接處形成磁橋。
- 一種單相永磁電機,包括定子磁芯、纏繞於定子磁芯上的繞組、以及可相對定子旋轉的永磁轉子,其中,所述定子磁芯為申請專利範圍第1-14項任一項所述的定子磁芯,所述轉子設置於兩極爪內的空間,所述定子磁芯的極弧面環繞轉子並與轉子形成氣隙。
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