本發(fā)明涉及單相電機(jī)，特別是涉及單相外轉(zhuǎn)子電機(jī)。

背景技術(shù)：

單相電機(jī)常用于洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、冰箱、空調(diào)等小功率電器中。根據(jù)定子與轉(zhuǎn)子的位置不同，通常分為內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子兩種，顧名思義，單相外轉(zhuǎn)子電機(jī)即定子在內(nèi)、轉(zhuǎn)子環(huán)繞于定子之外，負(fù)載件可直接嵌在轉(zhuǎn)子上。對(duì)于單相電機(jī)而言，如何降低電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩及使轉(zhuǎn)子停止時(shí)避開(kāi)死點(diǎn)位置是業(yè)界一直以來(lái)力求解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，提供一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)及其轉(zhuǎn)子，能有效避免轉(zhuǎn)子停在死點(diǎn)位置。

一方面，本發(fā)明提供一種單相外轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括有殼體以及貼設(shè)于殼體內(nèi)的永磁體，所述永磁體在周向上為封閉的環(huán)，沿周向所述永磁體分為多段，每一段形成轉(zhuǎn)子的一磁極，永磁體的相鄰的各段具有不同的極性，永磁體的每一段為軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，永磁體的每一段的內(nèi)壁面與轉(zhuǎn)子的軸心之間的距離由周向兩側(cè)向中央逐漸變化。

較佳地，所述永磁體的每一段的內(nèi)壁面與轉(zhuǎn)子的軸心之間的距離由周向兩側(cè)向中央逐漸減小。

較佳地，所述永磁體的每一段的內(nèi)壁面為平面。

較佳地，所有永磁體的內(nèi)壁面共同構(gòu)成正多邊形。

另一方面，本發(fā)明提供一種單相外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子，包括定子以及環(huán)繞所述定子的上述轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子的永磁體的內(nèi)壁面與定子之間形成對(duì)稱(chēng)非均勻的氣隙。

較佳地，所述定子包括有磁芯以及纏繞于磁芯上的繞組，所述磁芯包括有圓環(huán)形的軛以及由軛的外緣沿徑向向外延伸的若干齒，每一齒包括與軛連接的繞線臂以及形成于繞線臂的末端的齒冠，相鄰的繞線臂之間形成繞線槽，所述繞組繞設(shè)于繞線臂上，相鄰的齒冠之間形成槽口，所述槽口的周向?qū)挾刃∮诨虻扔谒龆ㄗ优c轉(zhuǎn)子之間的最小氣隙的5倍。

較佳地，所述槽口的周向?qū)挾刃∮诨虻扔谒龆ㄗ优c轉(zhuǎn)子之間的最小氣隙的3倍。

較佳地，所述齒冠的寬度大于繞線臂，齒冠的周向兩側(cè)伸出至繞線臂之外分別形成兩翼部，相鄰的兩齒冠的相向的翼部之間形成一所述槽口，每一槽口的相鄰兩翼部至少其中之一在繞設(shè)繞組之前向外翹起，在繞組繞設(shè)之后翹起的翼部向內(nèi)彎曲變形而成型所述磁芯。

較佳地，所述向外翹起的翼部上形成有切縫，繞組繞設(shè)之后翹起的翼部向內(nèi)彎曲變形使 所述切縫減小或消失。

本發(fā)明還提供一種單相外轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括定子以及環(huán)繞所述定子的轉(zhuǎn)子，所述定子包括有磁芯以及纏繞于磁芯上的繞組，所述磁芯包括軛以及由軛的外緣沿徑向向外一體延伸的若干齒，每一齒的末端形成齒冠，相鄰的齒冠之間形成槽口，所述轉(zhuǎn)子包括有殼體以及貼設(shè)于殼體內(nèi)的永磁體，所述永磁體在周向形成封閉的環(huán)狀，沿周向所述永磁體形成多個(gè)磁極，所述定子的外表面與永磁體的內(nèi)表面之間形成對(duì)稱(chēng)非均勻氣隙，所述槽口在周向上的寬度小于或等于所述氣隙的最小寬度的5倍。

較佳地，所述槽口在周向上的寬度小于或等于所述氣隙的最小寬度的3倍。

較佳地，所述氣隙的最大寬度與最小寬度的比值大于2。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明電機(jī)的定子的齒冠的外壁面與轉(zhuǎn)子的永磁體的內(nèi)壁面之間形成非均勻氣隙，避免轉(zhuǎn)子停在死點(diǎn)位置，保證電機(jī)通電時(shí)轉(zhuǎn)子順利啟動(dòng)。另外，定子齒冠的槽口的周向?qū)挾刃∮诨虻扔跉庀兜淖钚挾鹊?倍，可以有效降低齒槽轉(zhuǎn)矩。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子的一實(shí)施例的示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為圖1所示定子的磁芯的示意圖。

圖4為圖3的俯視圖。

圖5為圖3所示磁芯成型前的示意圖。

圖6為圖5的俯視圖。

圖7為定子的磁芯的第二實(shí)施例的示意圖。

圖8為圖7所示磁芯成型前的示意圖。

圖9為定子的磁芯的第三實(shí)施例的示意圖。

圖10為圖9所示磁芯成型前的示意圖。

圖11為定子的磁芯的第四實(shí)施例的示意圖。

圖12為圖11所示磁芯成型前的示意圖。

圖13為定子的磁芯的第五實(shí)施例的示意圖。

圖14為圖13所示磁芯成型前的示意圖。

圖15為定子的磁芯的第六實(shí)施例的示意圖。

圖16為定子的磁芯的第七實(shí)施例的示意圖。

圖17為本發(fā)明外轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子的一實(shí)施例的示意圖。

圖18為轉(zhuǎn)子的第二實(shí)施例的示意圖。

圖19為轉(zhuǎn)子的第三實(shí)施例的示意圖。

圖20為轉(zhuǎn)子的第四實(shí)施例的示意圖。

圖21為轉(zhuǎn)子的第五實(shí)施例的示意圖。

圖22為圖1-4所述定子搭配圖18所示轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)的示意圖。

圖23為圖22中方框X的放大圖，為清楚地顯示其他結(jié)構(gòu)，圖中去除了磁力線。

圖24為圖22所示電機(jī)位于死點(diǎn)時(shí)的位置關(guān)系示意圖。

圖25為圖1-4所述定子搭配圖19所示轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)的示意圖。

圖26為圖9-10所示定子搭配圖20所示轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)的示意圖。

圖27為圖9-10所示定子搭配圖21所示轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)的示意圖。

圖28為圖16所示定子搭配圖17所示轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)的示意圖。

圖29為圖15所示定子搭配圖18所示轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見(jiàn)。

本發(fā)明單相外轉(zhuǎn)子電機(jī)包括定子、以及環(huán)繞所述定子的轉(zhuǎn)子。所述定子、轉(zhuǎn)子可以有多種不同的結(jié)構(gòu)，不同的定子、轉(zhuǎn)子可以根據(jù)需要適當(dāng)搭配，形成各種不同特性的電機(jī)。本發(fā)明附圖1-16示出了定子的多個(gè)具體實(shí)施例，附圖17-21示出了轉(zhuǎn)子的多個(gè)具體實(shí)施例，圖22-28示例性地展示了幾種上述定子與轉(zhuǎn)子搭配構(gòu)成的電機(jī)。可以理解，附圖僅提供參考與說(shuō)明用，本發(fā)明定子、轉(zhuǎn)子并不限于圖示的實(shí)施例，其搭配構(gòu)成的電機(jī)亦不限于圖示的實(shí)施例。

圖1-4所示為定子10的第一實(shí)施例，本實(shí)施例中，所述定子10包括磁芯12、包覆于磁芯12上的絕緣架14、以及繞設(shè)于所述絕緣架14上的繞組16。

所述磁芯12由導(dǎo)磁材料，如矽鋼片等堆疊而成。磁芯12包括環(huán)形的軛18、以及由軛18的外緣沿徑向向外一體延伸的若干齒20。所述齒20沿軛18的周向均勻間隔設(shè)置，每一齒20包括與軛18連接的繞線臂22以及形成于繞線臂22的末端的齒冠24。所述繞線臂22呈直線延伸，相鄰的繞線臂22之間形成繞線槽26。所述繞線槽26大致呈扇形，寬度由軛18沿徑向向外逐漸增大。所述齒冠24整體呈弧形，其大致沿周向延伸，并相對(duì)于繞線臂22大致呈對(duì)稱(chēng)設(shè)置。優(yōu)選地，每個(gè)齒冠24關(guān)于電機(jī)的通過(guò)該齒20的繞線臂22中心的半徑對(duì)稱(chēng)。在周向上，所述齒冠24的寬度大于繞線臂22，齒冠24的周向兩側(cè)伸出至繞線臂22之外，分別形成一翼部28。本實(shí)施例中，相鄰的齒冠24的對(duì)應(yīng)的翼部28之間形成窄小的槽口30。

每一齒冠24具有面向繞線臂22的內(nèi)壁面32、以及面向轉(zhuǎn)子50的外壁面34。所述外壁面34為圓弧面，所有齒冠24的外壁面34作為定子10的外表面，大致位于一共同的圓柱面 上，所述圓柱面與定子10同軸設(shè)置。所述齒冠24的內(nèi)壁面32上形成有切縫36，本實(shí)施例中，所述切縫36為2個(gè)，對(duì)稱(chēng)地分布于兩翼部28上，靠近繞線臂22并與繞線臂22相間隔。每一切縫36沿徑向，即齒冠24的厚度方向，由齒冠24的內(nèi)壁面32切入，其深度大致為齒冠24在切縫36的位置處的厚度的一半，以保證對(duì)磁路不造成大的影響。

所述繞組16繞設(shè)于繞線臂22上并位于齒冠24內(nèi)側(cè)。繞組16與繞線臂22、以及齒冠24的內(nèi)壁面32之間由絕緣架14隔開(kāi)。所述絕緣架14通常為絕緣塑料，避免繞組16短路。如圖5-6所示，磁芯12成型之前時(shí)，齒冠24位于切縫36外側(cè)的部分相對(duì)向外翹起，相鄰的齒冠24之間的間隔較大，如此繞組16可以方便地纏繞于繞線臂22上。在繞組16繞設(shè)完成之后，對(duì)齒冠24的外壁面34施加力使其發(fā)生變形向內(nèi)朝向繞線臂22彎曲，形成圓弧形的外壁面34。在此過(guò)程中，齒冠24間的間隔減小形成窄小的槽口30，切縫36變小甚至呈細(xì)縫狀。較佳地，所述齒冠24位于切縫36外側(cè)的部分變形前與變形后之間的夾角，即變形角，為15°-60°。最優(yōu)地，所述齒冠24位于切縫36外側(cè)的部分的變形角為20°-45°。

對(duì)于同樣尺寸的定子10來(lái)說(shuō)，上述定子10的磁芯12的齒冠24在成型前向外翹起，方便繞線；繞線之后齒冠24內(nèi)彎變形，相較于現(xiàn)有經(jīng)一次沖壓成型而成的矽鋼片堆疊構(gòu)成的磁芯結(jié)構(gòu)在周向上具有更大的寬度，齒冠24之間的槽口30的寬度相對(duì)地大幅減小，較佳地約為現(xiàn)有磁芯結(jié)構(gòu)的槽口30的寬度的一半或更小，有效減小齒槽轉(zhuǎn)矩?？梢岳斫獾?，所述切縫36的設(shè)置是為方便齒冠24變形內(nèi)彎，在一些實(shí)施例中，齒冠24材料本身具有一定的可變形能力，所述切縫36也可以省略。

圖7所示為定子10的磁芯12的第二實(shí)施例，其不同之處主要在于，本實(shí)施例中每一齒冠24僅在其一個(gè)翼部28上形成有切縫36，以圖示方向?yàn)槔?，切縫36均形成于繞線臂22的逆時(shí)針一側(cè)的翼部28上。在磁芯12成型前，如圖8所示，所述齒冠24位于繞線臂22的逆時(shí)針一側(cè)的翼部28單邊翹起。由于每一齒冠24同一側(cè)的翼部28均翹起，每一翹起的翼部28與相鄰的齒冠24未翹起的翼部28錯(cuò)開(kāi)，如此相鄰的翼部28之間仍然能形成較大的間隔，方便繞線。在繞線后，翹起的翼部28內(nèi)彎整形，使相鄰的翼部28之間的間隔減小形成窄小的槽口30，降低齒槽轉(zhuǎn)矩。

圖9所示為定子10的磁芯12的第三實(shí)施例，相對(duì)于前一實(shí)施例，其不同之處在于，所述切縫36形成于翼部28與繞線臂22的連接處，翼部28在繞線之前單邊翹起，如圖10所示。如此，切縫36切入的深度可以更大，齒冠24翹起的角度相應(yīng)地更大，齒冠24在成型前具有更大的間隔，更加方便繞線。另外，可以理解地，也可在每一翼部28與繞線臂22的連接處形成所述切縫36，翼部28在繞線之前雙邊翹起。

圖11-14示出定子10的磁芯12的另外兩實(shí)施例，其不同之處在于，部分齒冠24上形成 有切縫36而部分齒冠24上沒(méi)有切縫36，有切縫36的齒冠24與沒(méi)有切縫36的齒冠24沿周向交替設(shè)置。較佳地，形成有切縫36的齒冠24在其兩翼部28上分別形成有切縫36，成型前兩翼部28均向上翹起，使得其與兩邊相鄰的沒(méi)有切縫36的齒冠24分別形成較大的間隔，方便繞線。所述切縫36可以分別形成于兩翼部28與繞線部的連接處，如圖11-12所示，也可以形成于兩翼部28的中央，與繞線臂22相間隔，如圖13-14所示。

上述實(shí)施例中，磁芯12的齒冠24的翼部28在成型前向外翹起，在成型后向內(nèi)彎曲變形，如此在成型前方便繞設(shè)繞組16，在成型后可以在周向上具有更大的寬度，形成更小的槽口30，降低齒槽轉(zhuǎn)矩。實(shí)際上，只要每一槽口30兩側(cè)的兩個(gè)翼部28其中之一能向外翹起，同一磁芯12的各個(gè)齒冠24，可以有單邊翹起、雙邊翹起、以及雙邊不翹起，只要搭配適當(dāng)即可實(shí)現(xiàn)上述目的，并不以圖示的實(shí)施例為限。以上所示各實(shí)施例中，磁芯12的齒冠24在周向上斷開(kāi)，形成有窄小的槽口30。在另外一些實(shí)施例中，所述齒冠24周向上還可以連接為一體，如此最大限度地降低齒槽轉(zhuǎn)矩。

如圖15a和圖15b所示為磁芯12的其他兩個(gè)實(shí)施例，在所述兩實(shí)施例中，相鄰的齒冠24之間形成有磁橋38，所述磁橋38將齒冠24一體連接，共同形成封閉的環(huán)緣。較佳地，所述封閉的環(huán)緣在磁橋38位置處具有最小的徑向厚度。更佳地，所述磁橋38的內(nèi)壁上形成有凹槽40，所述凹槽40沿軸向延伸，可以是單個(gè)或多個(gè)。圖示中，每一磁橋38上形成有多個(gè)凹槽40，所述多個(gè)凹槽40沿周向均勻排布。為了實(shí)現(xiàn)繞線，可以在繞線臂22與齒冠的連接處斷開(kāi)(如圖15a所示)，如此，齒冠24共同形成的環(huán)緣在繞線完成后再沿軸向套設(shè)于繞線臂22的外圍，組裝成磁芯12。在圖15b所示的實(shí)施例中，繞線臂22與軛部18的連接處斷開(kāi)，從而軛部18在繞線完成后再裝配到繞線臂22中央，組裝成磁芯12。

圖16a和圖16b所示為磁芯12的另外兩個(gè)實(shí)施例，其在結(jié)構(gòu)上分別與圖15a和圖15b實(shí)施例大致相同，不同之處在于齒冠24在其外壁面34上形成有定位槽42，所述定位槽42位于翼部28上，偏離齒冠24的中心，使得齒冠24相對(duì)于電機(jī)的通過(guò)該齒20的繞線臂22中心的半徑呈非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。

圖17-21為本發(fā)明轉(zhuǎn)子50的具體實(shí)施例。所述轉(zhuǎn)子50為外轉(zhuǎn)子，包括殼體52以及貼設(shè)于殼體52內(nèi)的永磁體54。所述永磁體54的外壁面與殼體52相貼合，可以通過(guò)膠粘相固定，也可以通過(guò)注塑一體連接。所述永磁體54的內(nèi)壁面56界定出空間用于安裝定子10，所述空間略大于定子10的尺寸，從而使定子10和轉(zhuǎn)子50之間形成氣隙。

圖17所示為轉(zhuǎn)子50的第一實(shí)施例，本實(shí)施例中，所述永磁體54為分塊式結(jié)構(gòu)，沿殼體52的周向均勻間隔排布，相鄰的永磁體54之間形成有間隙。每一永磁體54作為轉(zhuǎn)子50的一磁極，相鄰的永磁體54具有相反的極性。本實(shí)施例中，每一永磁體54為圓環(huán)的一部分， 其面向定子10的內(nèi)壁面56為圓弧面，所有永磁體54的內(nèi)壁面56作為轉(zhuǎn)子50的內(nèi)表面，位于一共同的圓柱面上，所述圓柱面與轉(zhuǎn)子50共軸設(shè)置。如將上述任一定子10裝入該轉(zhuǎn)子50中，定子10的齒冠24的外壁面34與轉(zhuǎn)子50的永磁體54的內(nèi)壁面56之間的徑向間隔沿周向不變，定轉(zhuǎn)子10、50之間將形成基本均勻的氣隙。

較佳地，所述每一塊永磁體54的極弧系數(shù)，即永磁體54對(duì)應(yīng)的圓心角的度數(shù)α與360度除以轉(zhuǎn)子極數(shù)N的商的比值，即α:360/N大于0.7，如此可改善電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和提高電機(jī)的效率。本發(fā)明電機(jī)的定子10與轉(zhuǎn)子50的各實(shí)施例中，永磁體54的數(shù)量與齒20的數(shù)量相同，即定子10與轉(zhuǎn)子50的磁極數(shù)相同。圖示中，永磁體54與齒20均為8個(gè)，八個(gè)永磁體54構(gòu)成轉(zhuǎn)子50的八個(gè)磁極，八個(gè)齒20之間形成8個(gè)繞線槽26，共同構(gòu)成8極8槽電機(jī)。在其它實(shí)施例中，定子10的齒20與轉(zhuǎn)子50的永磁體54的數(shù)量還可以成倍數(shù)關(guān)系，如齒20的數(shù)量是永磁體54的2倍、3倍等。優(yōu)選地，所述定子10的繞組16電連接并被單相無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供以單相交變直流電，從而形成單相直流無(wú)刷電機(jī)。在其他實(shí)施例中，本發(fā)明的設(shè)計(jì)也可以用在單相永磁同步電機(jī)中。

圖18-21所示轉(zhuǎn)子50的其它幾個(gè)實(shí)施例中，永磁體54的內(nèi)壁面56并不是圓柱圓弧面，在裝入定子10后將在定轉(zhuǎn)子10、50之間形成非均勻氣隙。具體地：

圖18所示為轉(zhuǎn)子50的第二實(shí)施例，其中永磁體54呈軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，永磁體54的厚度由周向的中央向兩側(cè)逐漸減小。每一永磁體54面向定子10的內(nèi)壁面56為平面，所述平面沿平行于定子徑向外表面的切向方向延伸。在如圖18所示的軸向截面中，所述永磁體54的內(nèi)表面分別位于一正多邊形的的邊上。如此，永磁體54與定子10的外表面之間形成對(duì)稱(chēng)非均勻氣隙，所述氣隙在對(duì)應(yīng)永磁體54的周向中心處具有最小值，并自該最小值處向周向兩側(cè)逐漸增大。所述對(duì)稱(chēng)非均勻氣隙的設(shè)置有利于在電機(jī)斷電時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子50定位，使轉(zhuǎn)子50所停止的位置避開(kāi)死點(diǎn)位置，從而在電機(jī)通電時(shí)轉(zhuǎn)子50能夠順利啟動(dòng)。

圖19所示為轉(zhuǎn)子50的第三實(shí)施例，其與圖18所示實(shí)施例的主要區(qū)別在于永磁體54為一體結(jié)構(gòu)，在周向上為封閉的環(huán)狀。所述環(huán)狀永磁體54沿周向分為多段，每一段作為轉(zhuǎn)子50的一磁極，相鄰的各段具有不同的極性。類(lèi)似于圖18所示轉(zhuǎn)子50的各塊永磁體54，本實(shí)施例中每一段永磁體54的厚度由周向的中央向兩側(cè)逐漸減小，面向定子10的內(nèi)壁面56為平面，在圖19所示的軸向截面圖中，所述永磁體54的各段共同圍成正多邊形的轉(zhuǎn)子50的內(nèi)表面。與圖18所示實(shí)施例相似，本實(shí)施例中的永磁體54的各磁極與定子10的外表面形成對(duì)稱(chēng)非均勻氣隙。

圖20所示為轉(zhuǎn)子50的第四實(shí)施例，其與圖18所示實(shí)施例結(jié)構(gòu)相似，轉(zhuǎn)子50沿周向間隔排布多個(gè)永磁體54，每一永磁體54具有一平面狀的內(nèi)壁面56。不同的是，本實(shí)施例中， 所述永磁體54為非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其厚度沿由周向的一側(cè)向另一側(cè)逐漸增加，在靠近另一端的位置處又逐漸減小，永磁體54的最大厚度的位置偏離永磁體54周向上的中心，且永磁體54周向兩側(cè)的厚度不同。永磁體54的內(nèi)壁面56的兩側(cè)與轉(zhuǎn)子50的軸心的連線呈非等腰三角形狀。如此，在與定子10裝配后，定轉(zhuǎn)子10、50之間形成非均勻、非對(duì)稱(chēng)的氣隙。所述非對(duì)稱(chēng)非均勻氣隙的設(shè)置有利于在電機(jī)斷電時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子50定位，使轉(zhuǎn)子50所停止的位置避開(kāi)死點(diǎn)位置，從而在電機(jī)通電時(shí)轉(zhuǎn)子50能夠順利啟動(dòng)。

圖21為轉(zhuǎn)子50的第五實(shí)施例的示意圖。本實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子50包括殼體52、貼設(shè)于殼體52內(nèi)的若干永磁體54以及磁性體58，所述磁性體58可以是硬磁材料制成，比如磁鐵等，其也可以由軟磁材料制成，比如鐵等。沿周向方向，所述永磁體54與磁性體58間隔交替設(shè)置，每相鄰的兩永磁體54之間插設(shè)有一磁性體58。本實(shí)施例中，所述永磁體54呈柱狀，其橫截面大致呈正方形，相鄰的永磁體54之間形成較大的空間，所述空間在周向上的寬度遠(yuǎn)大于永磁體54，如此磁性體58相對(duì)于永磁體54具有更大的周向?qū)挾?，可以是永磁體54的幾倍。

所述磁性體58為軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其厚度由周向的中央向兩側(cè)逐漸減小，磁性體58的最小厚度，即在其周向兩端的厚度與永磁體54的厚度相當(dāng)。磁性體58面向定子10的內(nèi)壁面60為平面，沿平行于定子10外表面的切向方向延伸。如此，所述永磁體54的內(nèi)壁面56與磁性體58的內(nèi)壁面60共同形成轉(zhuǎn)子50的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面在轉(zhuǎn)子50的軸向截面中為對(duì)稱(chēng)的多邊形，在轉(zhuǎn)入定子10后，定轉(zhuǎn)子10、50之間形成對(duì)稱(chēng)的非均勻氣隙。較佳地，所述永磁體54沿周向充磁，即永磁體54的周向側(cè)壁面被極化而具有相應(yīng)極性。相鄰的兩永磁體54的極化方向相反。也即是說(shuō)，相鄰的兩永磁體54相向的表面的極性相同。如此，相鄰的永磁體54之間的磁性體58被極化成相應(yīng)磁極，相鄰的兩磁性體58具有不同極性。

將上述定子10與轉(zhuǎn)子50進(jìn)行不同的排列組合可以形成不同特性的電機(jī)，以下列舉幾種進(jìn)行示意性說(shuō)明。

如圖22所示為圖1-4所示第一實(shí)施例的定子10搭配圖18所示轉(zhuǎn)子50構(gòu)成的電機(jī)，其中：定子10的齒冠24在周向上間隔形成槽口30，齒冠24的外壁面34位于共同的圓柱面上，使得定子10的整個(gè)外表面呈圓形；轉(zhuǎn)子50的永磁體54在周向上相間隔，永磁體54面向定子10的內(nèi)壁面56為平面，使得轉(zhuǎn)子50的整個(gè)內(nèi)表面大致呈正多邊形。定轉(zhuǎn)子10、50的外壁面34與內(nèi)壁面56在徑向上相間隔，形成氣隙62。所述氣隙62的徑向?qū)挾妊赜来朋w54的周向變化，為對(duì)稱(chēng)非均勻氣隙62。所述氣隙62的徑向?qū)挾扔捎来朋w54的內(nèi)壁面56的周向中內(nèi)位置處朝著周向兩端逐漸變大。

請(qǐng)同時(shí)參閱圖23，永磁體54的內(nèi)壁面56的周向中點(diǎn)與齒冠24的外壁面34之間的徑向 間隔寬度即為氣隙62的最小寬度Gmin；永磁體54的內(nèi)壁面56的周向端點(diǎn)與齒冠24的外壁面34之間的徑向間隔寬度即為氣隙6262的最大寬度Gmax。優(yōu)選地，所述氣隙62的最大寬度Gmax與最小寬度Gmin的比值大于1.5，即，Gmax:Gmin>1.5。更佳地，Gmax:Gmin>2。所述槽口30的寬度D以不大于氣隙62的最小寬度Gmin的5倍為宜，即D≤5Gmin。優(yōu)選地，槽口30的寬度D大于等于氣隙62的最小寬度Gmin，且小于等于氣隙62的最小寬度Gmin的3倍，即Gmin≤D≤3Gmin。

如圖22、24所示，當(dāng)電機(jī)未通電時(shí)，轉(zhuǎn)子50的永磁體54對(duì)定子10的齒20產(chǎn)生吸引力，圖22和圖24示出了轉(zhuǎn)子50在不同位置時(shí)的示意圖。具體地，圖24顯示了轉(zhuǎn)子50位于死點(diǎn)位置(即轉(zhuǎn)子50的磁極中心正對(duì)定子10齒冠24的中心位置)。圖22顯示了轉(zhuǎn)子50位于初始位置(即電機(jī)未通電或斷電的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子50停止的位置)。如圖22和圖24所示，轉(zhuǎn)子50位于死點(diǎn)位置時(shí)，轉(zhuǎn)子50的磁極產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿過(guò)定子10的磁通為Φ1，轉(zhuǎn)子50位于初始位置時(shí)，轉(zhuǎn)子50的磁極產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿過(guò)定子10的磁通為Φ2，由于Φ2>Φ1，從而使得轉(zhuǎn)子50在電機(jī)未通電的狀態(tài)下能夠定位于如圖22所示的初始位置，避開(kāi)圖24所示的死點(diǎn)位置，進(jìn)而避免電機(jī)通電時(shí)轉(zhuǎn)子50不能起動(dòng)的問(wèn)題。

如圖22所示，在初始位置，定子10的齒20的繞線臂22的中心線正對(duì)轉(zhuǎn)子50的相鄰的兩永磁體54之間的中心線，該位置偏離死點(diǎn)位置最遠(yuǎn)，有效避免電機(jī)通電時(shí)轉(zhuǎn)子不能起動(dòng)的問(wèn)題。由于實(shí)際情況下存在摩擦等其它因素，繞線臂22的中心線可能會(huì)偏離兩永磁體54之間的中心線一定角度，如偏離正負(fù)0～30度不等，但依然遠(yuǎn)離死點(diǎn)位置。本發(fā)明的上述實(shí)施例中，通過(guò)轉(zhuǎn)子50的永磁體54自身產(chǎn)生磁場(chǎng)即可對(duì)轉(zhuǎn)子50的初始位置進(jìn)行定位并使其初始位置偏離死點(diǎn)位置。具有該種設(shè)置的單相永磁無(wú)刷電機(jī)其齒槽轉(zhuǎn)矩可以得到有效地抑制，從而使電機(jī)具有更高的效率和更好的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證表明，一種根據(jù)上述思路設(shè)計(jì)的單相外轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流電機(jī)(額定轉(zhuǎn)矩1Nm，額定轉(zhuǎn)速1000rpm，定子磁芯堆疊厚度30mm)，其齒槽轉(zhuǎn)矩的峰值小于80mNm。

圖25為圖1-4所示第一實(shí)施例的定子10搭配圖19所示第三實(shí)施例的轉(zhuǎn)子50構(gòu)成的電機(jī)，其中：定子10的齒冠24在周向上間隔形成槽口30，齒冠24的外壁面34位于共同的圓柱面上；轉(zhuǎn)子50的永磁體54為周向上連接為一體的多段結(jié)構(gòu)，每一段永磁體54作為轉(zhuǎn)子50的一個(gè)磁極，所述磁極的內(nèi)壁面56為平面，使得整個(gè)轉(zhuǎn)子50的內(nèi)表面呈正多邊形。定子10和轉(zhuǎn)子50之間形成對(duì)稱(chēng)的非均勻氣隙62，氣隙62的寬度由轉(zhuǎn)子50的每一磁極的周向兩側(cè)向中央逐漸增大，在磁極的周向中點(diǎn)具有最大寬度Gmax，周向兩側(cè)具有最小寬度Gmin。轉(zhuǎn)子50在靜止時(shí)，每一齒冠24的中央正對(duì)轉(zhuǎn)子50的永磁體54的兩段的連接處，避開(kāi)死點(diǎn)位置，便于轉(zhuǎn)子50的再次啟動(dòng)。

圖26為圖9-10所示第三實(shí)施例的定子10搭配圖20所示第四實(shí)施例的轉(zhuǎn)子50構(gòu)成的電機(jī)，其中：定子10的齒冠24在周向上間隔形成槽口30，齒冠24的外壁面34位于共同的圓柱面上；轉(zhuǎn)子50的永磁體54為非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，厚度在周向上呈非均勻；轉(zhuǎn)子50的永磁體54的內(nèi)壁面56相對(duì)齒冠24的外壁面34的切向傾斜一定角度，永磁體54的內(nèi)壁面56與齒冠24的外壁面34之間形成非均勻、非對(duì)稱(chēng)的氣隙62。所述氣隙62的寬度由永磁體54的周向一側(cè)向另一側(cè)先逐漸減小，然后逐漸增大。以圖式方向?yàn)槔?，在永磁體54的順時(shí)針?lè)较虻囊粋?cè)氣隙62具有最大寬度Gmax，氣隙62的最小寬度Gmin所在位置靠近但偏離永磁體54的逆時(shí)針?lè)较虻囊粋?cè)。

圖27為圖9-10所示第三實(shí)施例的定子10搭配圖21所示第五實(shí)施例的轉(zhuǎn)子50構(gòu)成的電機(jī)，其中：定子10的齒冠24在周向上間隔形成槽口30，齒冠24的外壁面34位于共同的圓柱面上；轉(zhuǎn)子50在周向上包括間隔設(shè)置的永磁體54以及磁性體58，永磁體54與磁性體58的內(nèi)壁面56、60共同圍成多邊形的轉(zhuǎn)子50的內(nèi)表面。定轉(zhuǎn)子10、50之間的氣隙62呈對(duì)稱(chēng)非均勻，由磁性體58的周向中點(diǎn)相周向兩側(cè)逐漸減小，在對(duì)應(yīng)永磁體54的位置氣隙具有最大寬度Gmax。轉(zhuǎn)子50在靜止時(shí)其永磁體54的中央在徑向上正對(duì)齒冠24的中央永磁體54對(duì)定子10形成周向上的作用力，便于轉(zhuǎn)子50啟動(dòng)。

如圖28所示為圖16a所示的定子10搭配圖17所示轉(zhuǎn)子50構(gòu)成的電機(jī)，其中：定子10的齒冠24在周向上連接為一體，定子10的整個(gè)外表面，即齒冠24的外壁面34為圓柱面；轉(zhuǎn)子50的內(nèi)表面，即永磁體54的內(nèi)壁面56位于與定子10的外壁面34同軸的圓柱面上；定子10的外壁面34與轉(zhuǎn)子50的內(nèi)壁面56之間形成均勻的氣隙62。齒冠24的外壁面34上形成有定位槽42使得齒冠24呈非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，如此保證轉(zhuǎn)子50在靜止時(shí)其兩永磁體54之間的中心線相對(duì)于定子10的齒20的繞線臂22的中心線偏轉(zhuǎn)一定角度。較佳地，轉(zhuǎn)子50在靜止時(shí)，定子10上的定位槽42正對(duì)轉(zhuǎn)子50的相鄰的兩永磁體54之間的中心線，允許電機(jī)在每次通電時(shí)轉(zhuǎn)子50可以順利啟動(dòng)。

圖29為圖15a所示第六實(shí)施例的定子10搭配圖18所示第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)子50構(gòu)成的電機(jī)，其中：定子10的齒冠24在周向上連接為一體，定子10的整個(gè)外表面為圓柱面；轉(zhuǎn)子50的永磁體54的內(nèi)壁面56為平面，沿平行于定子10外表面的切線方向延伸；永磁體54的內(nèi)壁面56與齒冠24的外壁面34之間形成對(duì)稱(chēng)的非均勻的氣隙62，氣隙62的寬度由永磁體54的周向兩側(cè)向中央逐漸減小，在永磁體54的周向中點(diǎn)位置處具有最小寬度Gmin，在周向兩側(cè)則具有最大寬度Gmax。

可以理解地，圖1-14所示的定子10在結(jié)構(gòu)與特性上基本相同，均形成窄小的槽口甚至沒(méi)有槽口，其與轉(zhuǎn)子50搭配時(shí)可以相互替換，均能實(shí)現(xiàn)相同的功能。另外，根據(jù)定轉(zhuǎn)子之間 形成的氣隙的不同，根據(jù)定轉(zhuǎn)子50結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性與非對(duì)稱(chēng)性，可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路，使電機(jī)在通電時(shí)轉(zhuǎn)子50可以順利啟動(dòng)?？梢岳斫獾?，所述定子10與轉(zhuǎn)子50的搭配并不上述示例性的幾種方式，根據(jù)本發(fā)明的創(chuàng)造精神，本領(lǐng)域技術(shù)人員做出的其他變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。