本發(fā)明涉及一種單相永磁電機，尤其涉及一種具有均勻氣隙的單相永磁電機。

背景技術：

現(xiàn)有技術的單相永磁電機的電機定子磁芯采用整體式結構，即，定子磁芯包括軛部以及從軛部向內(nèi)伸出的齒部，該軛部和齒部同時成型為一體式結構，相鄰齒部的極靴之間設槽口。由于槽口的存在會導致電機產(chǎn)生較大的定位力矩，從而產(chǎn)生震動和噪聲。而且，受槽口的制約，定位啟動角度小，啟動可靠性差。

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種新型的可提高啟動可靠性的單相永磁電機。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種單相永磁電機，包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；所述定子包括定子磁芯和繞設于定子磁芯上的繞組，所述定子磁芯包括外軛部、從所述外軛部向內(nèi)伸出的若干繞線部、從所述繞線部徑向內(nèi)端向周向兩側伸出的 極靴，所述繞組繞設于相應的繞線部上；所述轉(zhuǎn)子收容于所述若干繞線部的極靴圍成的空間內(nèi)，所述極靴和轉(zhuǎn)子之間形成氣隙以便轉(zhuǎn)子可相對定子旋轉(zhuǎn)；所述轉(zhuǎn)子包括沿所述轉(zhuǎn)子周向設置的環(huán)形永磁極，所述環(huán)形永磁極外周表面與極靴內(nèi)周表面同心，從而在兩者之間形成均勻氣隙，所述極靴設隱形定位槽以使得轉(zhuǎn)子的初始位置偏離死點位置。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述定位槽為沿著電機軸向設置于所述極靴的盲孔或通孔。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子磁芯；所述轉(zhuǎn)子的永磁極由安裝到所述轉(zhuǎn)子磁芯的若干塊永磁體或環(huán)形永磁體形成。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述定位槽是沿著電機軸向設置于所述極靴的盲孔或通孔。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子磁芯，所述環(huán)形永磁體安裝到轉(zhuǎn)子磁芯的外周表面；所述轉(zhuǎn)子磁芯的外周表面設有若干軸向延伸的凹槽，每個凹槽位于兩個永磁極的分界處。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述若干繞線部的極靴連接成一個閉合的內(nèi)環(huán)部，所述內(nèi)環(huán)部位于相鄰繞線部之間的部分設磁橋。

作為本發(fā)明的一種改進方案，每個磁橋位于對應的兩相鄰繞線部的中間位置或朝遠離定位槽的方向偏離兩相鄰繞線部的中間位置。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述內(nèi)環(huán)部在對應磁橋處沿電機軸向設通孔或者在外表面設凹槽。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述磁橋在兩相鄰繞線部的中間位置的磁阻最大。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述繞線部與內(nèi)環(huán)部和軛部其中之一或全部分離成型。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述內(nèi)環(huán)部位于相鄰繞線部之間的部分設有定位槽，所述定位槽沿著電機的軸向連續(xù)形成或間隔形成，且每個定位槽到相鄰兩個所述繞線部的距離不相同。本申請中，位于相鄰繞線部之間的部分包括正對繞線部的部分。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述定位槽的數(shù)量與繞線部的個數(shù)相同。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述定位槽的數(shù)量與所述環(huán)形永磁極的極數(shù)相等。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述定位槽位于內(nèi)環(huán)部的外周表面與內(nèi)周表面之間。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述定位槽暴露在內(nèi)環(huán)部的內(nèi)周表面。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述若干繞線部的極靴連接成一個閉合的內(nèi)環(huán)部，所述內(nèi)環(huán)部位于相鄰繞線部之間的部分設磁橋；所述內(nèi)環(huán)部在所述磁橋處的磁阻大于所述定位槽處的磁阻。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述定位槽的中心偏離其中一相鄰繞線部的對稱中心45度至135度電角度。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述內(nèi)環(huán)部的內(nèi)周表面位于一個圓周面上。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子磁芯和安裝到轉(zhuǎn)子磁芯外周的環(huán)形永磁體，所述環(huán)形永磁體的外周表面與所述內(nèi)環(huán)部的內(nèi)周表面為同心圓周面，從而在兩者之間形成厚度均勻的氣隙。

本發(fā)明的單相永磁電機，定子極靴隱形設置了定位槽，避免了定位槽對定轉(zhuǎn)子之間的氣隙厚度的影響，并提高了啟動可靠性，降低了啟動死點。

為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術內(nèi)容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實施例的單相永磁電機的示意圖；

圖2是圖1所示單相永磁電機去掉外殼后的示意圖；

圖3是圖1所示單相永磁電機去掉外殼、定子繞組、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸等之后的簡化示意圖。

圖4是圖1所示的單相永磁電機的定子磁芯的示意圖。

圖5是圖1所示的單相永磁電機的轉(zhuǎn)子磁芯及其永磁體的示意圖。

圖6是本發(fā)明第二實施例的分體式定子磁芯的示意圖。

圖7是本發(fā)明第三實施例的定子磁芯的示意圖。

圖8是本發(fā)明第三實施例的轉(zhuǎn)子磁芯及其永磁體的示意圖。

圖9是本發(fā)明第四實施例的分體式定子磁芯的示意圖。

圖10是本發(fā)明第五實施例的定子磁芯的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式詳細描述，將使本發(fā)明的技術方案及其他有益效果顯而易見。附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。附圖中顯示的尺寸僅僅是為了便于清晰描述，而并不限定比例關系。

第一實施例

請參閱圖1至圖5，本發(fā)明提供的單相永磁電機10包括定子20和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子50。

該定子20包括一端開口的筒狀外殼21、安裝到外殼21開口端的端蓋23、安裝到外殼21內(nèi)的定子磁芯30、安裝到定子磁芯30的絕緣線架40和繞設于定子磁芯上并被絕緣線架40支撐的繞組39。該定子磁芯30包括外軛部31、從外軛部31向內(nèi)伸出的若干繞線部33、從繞線部33徑向內(nèi)端向周向兩側伸出的極靴35，在本實施例中，所述外軛部31為閉合的環(huán)形，所以稱為定子的外環(huán)部；極靴35也連接成閉合的環(huán)形，所以稱為定子的內(nèi)環(huán)部。繞組39繞設于相應的繞線部33上，繞組39與定子磁芯30之間被絕緣線架40隔離。

轉(zhuǎn)子50收容于若干繞線部的極靴35圍成的空間內(nèi)，極靴35和轉(zhuǎn)子50之間形成氣隙41；該轉(zhuǎn)子50包括沿轉(zhuǎn)子周向設置的環(huán)形永磁極55，該環(huán)形永磁極55的外周表面與極靴35的內(nèi)周表面同心，從而在兩者之間的氣隙41為均勻氣隙。具 體地，該極靴的內(nèi)表面位于以轉(zhuǎn)子50中心為圓心的同心圓上。環(huán)形永磁極55的外側表面56呈圓柱狀，且位于以轉(zhuǎn)子50中心為圓心的同心圓上，即，內(nèi)環(huán)部內(nèi)周表面與永磁極55的外周表面同心，從而在內(nèi)環(huán)部內(nèi)周表面、永磁極外周表面之間形成均勻氣隙。

其中，如圖5所示，環(huán)形永磁極55可以由一塊環(huán)形永磁體形成。此外，轉(zhuǎn)子50還包括穿過環(huán)形永磁極55的轉(zhuǎn)軸51，轉(zhuǎn)軸51一端通過軸承24安裝到定子的端蓋23，另一端通過另一個軸承安裝到定子的筒狀外殼21的底部，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)子能夠相對于定子轉(zhuǎn)動。

在本實施例中，轉(zhuǎn)子50還包括轉(zhuǎn)子磁芯53，其中心被轉(zhuǎn)軸51穿過并固定在一起；環(huán)形永磁體安裝到轉(zhuǎn)子磁芯53的外周表面；該轉(zhuǎn)子磁芯的外周表面設有若干軸向延伸的凹槽54，每個凹槽54位于兩個永磁極的分界處，以減少磁泄漏。本發(fā)明所稱的環(huán)部是指沿周向連續(xù)延伸而成的封閉結構。

定子磁芯30由導磁材料制成，例如由導磁芯片(業(yè)界常用硅鋼片)沿電機軸向?qū)盈B而成。優(yōu)選地，繞線部33沿電機周向均勻間隔分布；若干繞線部33的極靴35的徑向內(nèi)端表面位于以轉(zhuǎn)子50的中心為圓心的同心圓上，且該些若干繞線部的極靴35連接成一個閉合的內(nèi)環(huán)部。該內(nèi)環(huán)部位于相鄰繞線部33之間的部分設磁橋36，磁橋36具有較大的磁阻。優(yōu)選地，磁橋36位于對應的兩個相鄰繞線部的中間位置。

本實施例中，內(nèi)環(huán)部在磁橋36處的徑向厚度小于內(nèi)環(huán)部其他部位的徑向厚度，從而增加了磁橋36的磁阻。具體地，在內(nèi)環(huán)部的外周表面對應磁橋36的區(qū) 域形成凹槽37，凹槽37的個數(shù)為1個。凹槽37的形狀可以是圓弧形、方形等其他任何形狀。

在本實施例中，相鄰所述繞線部之間的極靴35設有定位槽38，定位槽38的個數(shù)與定子的極數(shù)、轉(zhuǎn)子永磁極的極數(shù)相等，在本實施例中為4個。本實施例中，定子繞組采用集中式繞組，因此，繞線部數(shù)量等于定子的極數(shù)。在替換方案中，一個定子繞組可以跨越多個繞線部，該多個繞線部稱為一個定子極數(shù)，這樣，定子繞線部數(shù)量可以是定子極數(shù)的整數(shù)倍，例如2倍、3倍等。本實施例中，定位槽38沿電機軸向間隔設置，且位于由若干繞線部的極靴連接而成的內(nèi)環(huán)部的外周表面與內(nèi)周表面之間，稱之為隱形定位槽，即定位槽38未暴露于外周表面或內(nèi)周表面之外，優(yōu)選地，定位槽38更靠近內(nèi)周表面。在一替換方案中，所述定位槽38沿電機軸向連續(xù)設置。優(yōu)選地，每個定位槽38的中心偏離相應的兩相鄰繞線部的對稱中心，也即定位槽38相鄰兩個繞線部的距離不相同，從而使得定子繞組不通電時，轉(zhuǎn)子能停在偏離死點的位置，所謂死點位置是指，定子繞組通電時轉(zhuǎn)子所受力矩為零的位置。定位槽38的中心偏離其中一相鄰繞線部的對稱中心45度至135度電角度。即：通過定位槽38中心與轉(zhuǎn)子中心的直線L1與相鄰繞線部33的對稱中心L2之間存在夾角Q。

當電機處于未通電狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子相鄰磁極間的中性區(qū)分別正對極靴上的定位槽38，而不是正對相鄰兩個繞線部33的對稱中心。因此，上述L1和L2所形成的夾角Q也稱為啟動角。在本實施例中，該啟動角大于45度電角度且小于135度電角度，當電機定子繞組50通以一方向的電流時，轉(zhuǎn)子50可以從一方向 啟動；當電機定子繞組50通以相反方向的電流時，轉(zhuǎn)子50可以從相反方向進行啟動?？梢岳斫獾?，在啟動角等于90度電角度(也即定位槽38位于繞線部，轉(zhuǎn)子磁極的中心與相鄰繞線部33的對稱中心重合)時，轉(zhuǎn)子50朝兩個方向啟動都比較容易，也即最容易實現(xiàn)雙方向啟動。當啟動角偏離90度電角度時，轉(zhuǎn)子朝其中一方向啟動會比朝另一方向啟動較容易。本申請發(fā)明人經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)，當啟動角處于45度電角度至135度電角度范圍時，轉(zhuǎn)子朝兩個方向啟動的可靠性都比較好。

第二實施例

請參照圖6，與上一實施例不同的是，為了提高繞組39的繞設效率，定子磁芯采用分體式結構，具體地，該繞線部33與內(nèi)環(huán)部一體成型成一整體，繞線部33與外軛部31之間為分體式結構，即外軛部31與繞線部33分離成形，然后再組裝在一起。可以理解地，每一繞線部33可通過焊接或各種機械連接方式(如設燕尾槽的卡扣方式)固定連接至外軛部31。在一替換方案中，該繞線部33還可以與軛部31及內(nèi)環(huán)部皆分離成型，在繞組50繞完后再將繞線部33與軛部31及內(nèi)環(huán)部固定連接。

第三實施例

請參照圖7和圖8，與第一實施例的其中一個區(qū)別是，在本實施例中，在內(nèi)環(huán)部的外周表面對應磁橋36的區(qū)域形成凹槽37，凹槽37的個數(shù)大于1個，例如 是3個。磁橋在兩相鄰繞線部中間位置處具有最大的磁阻，例如，當每個磁橋具有3個凹槽時，越遠離繞線部33的凹槽具有更大的尺寸；也就是說，凹槽離繞線部33越近，其尺寸(尤其是徑向深度)越小，凹槽離繞線部33越遠，其尺寸(尤其是徑向深度)越大；由于磁橋36設在內(nèi)環(huán)部的位于兩相鄰繞線部33之間，因此，位于相鄰繞線部中間的凹槽的尺寸最大。

本實施例中，相鄰所述繞線部之間的極靴35同樣設有定位槽38，該定位槽38是沿著電機軸向設置在內(nèi)環(huán)部外周表面與內(nèi)軸表面之間的盲孔或通孔。

此外，本實施例中的環(huán)形永磁極55是由若干塊環(huán)形永磁體57形成，例如是4塊。該若干塊環(huán)形永磁體57安裝到轉(zhuǎn)子磁芯53的外周表面；同樣該轉(zhuǎn)子磁芯的外周表面設有若干軸向延伸的凹槽54，每個凹槽54位于兩個永磁體57的分界處，以減少磁泄漏。本發(fā)明所稱的環(huán)部是指沿周向連續(xù)延伸而成的封閉結構。

第四實施例

圖9是本發(fā)明第四實施例的分體式定子磁芯的示意圖。

與第三實施例不同的是，在本實施例中，為了提高繞組39的繞設效率，定子磁芯采用分體式結構，具體地，該繞線部33與軛部31一體成型成一整體，繞線部33與內(nèi)環(huán)部之間為分體式結構，即內(nèi)環(huán)部與繞線部33分離成形，然后再組裝在一起?？梢岳斫獾?，每一繞線部33可通過焊接或各種機械連接方式(如設燕尾槽的卡扣方式)固定連接至內(nèi)環(huán)部。在一替換方案中，該繞線部33還可以 與軛部31及內(nèi)環(huán)部皆分離成型，在繞組50繞完后再將繞線部33與軛部31及內(nèi)環(huán)部固定連接。

第五實施例

圖10是本發(fā)明第五實施例的定子磁芯的示意圖。

與第三實施例不同的是，在本實施例中，在內(nèi)環(huán)部的外周表面對應磁橋36的區(qū)域形成通孔32，通孔32的個數(shù)可以是1個或多個。磁橋在兩相鄰繞線部中間位置處具有最大的磁阻，例如，當每個磁橋具有3個通孔，越遠離繞線部33的通孔具有更大的尺寸；也就是說，通孔離繞線部33越近，其尺寸(尤其是通孔的直徑)越小，通孔離繞線部33越遠，其尺寸(尤其是通孔的直徑)越大，從而使得越遠離繞線部磁阻越大；由于磁橋36設在內(nèi)環(huán)部的位于相鄰繞線部33之間，因此，位于相鄰繞線部中間的通孔的直徑最大。

需要說明的是，上述所有實施例中，由若干繞線部的極靴35連接而成的內(nèi)環(huán)部在磁橋36處的徑向尺寸小于定位槽38處的徑向尺寸，即使設置了定位槽38，但內(nèi)環(huán)部在磁橋36處的磁阻還是最大的。

本發(fā)明實施例所舉的單相永磁電機，采用環(huán)形永磁極，并使定子磁芯的極靴的內(nèi)表面位于以所述轉(zhuǎn)子的中心為圓心的同心圓上，從而更好地形成均勻氣隙，減少了現(xiàn)有技術中由于槽口的存在而產(chǎn)生震動和噪聲；此外，啟動時所需啟動角度和定位力矩可按設計需要方便調(diào)整，從而減少或避免了啟動死點，提高了電機啟動的可靠性，如通過調(diào)整內(nèi)環(huán)部定位槽的位置可方便調(diào)整電機啟動 角度，當啟動角Q大于45度電角度且小于135度電角度時，該電機轉(zhuǎn)子可實現(xiàn)雙方向啟動，通過調(diào)整內(nèi)環(huán)部定位槽的形狀、大小、深度可調(diào)整電機啟動前的定位力矩的大小；定子磁芯的內(nèi)環(huán)部采用連續(xù)結構，內(nèi)環(huán)部位于相鄰繞線部之間的部分采用磁橋連接，避免了現(xiàn)有技術中相鄰定子齒極部之間設置槽口而引起磁阻突變，從而可降低電機的定位轉(zhuǎn)矩；定子磁芯采用分體式結構，從而使得在繞線部與軛部組裝之前可以采用雙飛叉繞線機進行繞線，繞線生產(chǎn)效率高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。