本發(fā)明涉及一種單相無刷電機，尤其涉及一種具有分體式結(jié)構(gòu)的定子磁芯的單相無刷電機。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)的單相無刷電機的電機定子鐵芯采用整體式結(jié)構(gòu)，即定子鐵芯的外環(huán)部和齒部同時成型為一體式結(jié)構(gòu)，相鄰齒部的極靴之間設(shè)槽口。利用槽口將繞組繞設(shè)在齒部，此種結(jié)構(gòu)的單相無刷電機，繞組的繞設(shè)很難快速進行，且由于槽口的存在會導(dǎo)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便于繞線且可提高啟動可靠性的單相無刷電機。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種單相無刷電機，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(shè)于所述定子磁芯上的繞組，所述定子磁芯包括外環(huán)部、從所述外環(huán)部向內(nèi)伸出的若干繞線部、與所述若干繞線部的徑向內(nèi)端連接 的內(nèi)環(huán)部，所述繞組繞設(shè)于相應(yīng)的繞線部上；所述轉(zhuǎn)子收容于所述內(nèi)環(huán)部內(nèi)，所述極靴和轉(zhuǎn)子之間形成氣隙；其特征在于：位于相鄰所述繞線部之間的外環(huán)部上設(shè)有用于繞線的缺口以及可與所述缺口相契合的連接塊。

作為本發(fā)明的一種改進方案，相鄰的所述連接塊與所述外環(huán)部上的缺口的接合面設(shè)有凹凸結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一種改進方案，位于所述缺口兩端的外環(huán)部上設(shè)有凹槽，所述連接塊的兩端設(shè)有與所述凹槽相匹配的凸棱。

作為本發(fā)明的一種改進方案，位于所述缺口兩端的外環(huán)部上設(shè)有凸棱，所述連接塊的兩端設(shè)有與所述凹槽相匹配的凹槽。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述連接塊由具有導(dǎo)磁性能的材料制成。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述連接塊由若干各重疊的連接塊芯片通過米位扣鉚接一起或通過焊接連接在一起。

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(shè)磁橋，每個磁橋位于對應(yīng)的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，所述內(nèi)環(huán)部在對應(yīng)磁橋處沿電機軸向設(shè)通孔或者在外表面設(shè)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，相鄰所述繞線部之間的內(nèi)環(huán)部上設(shè)有定位孔槽，所述定位孔槽沿著電機的軸向連續(xù)形成或間隔形成，且每個所述定位孔槽到相鄰兩個所述繞線部的距離不相同。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述定位孔槽的數(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，所述定位孔槽位于所述內(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，所述定位孔槽暴露在所述內(nèi)環(huán)部的內(nèi)周表面。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述內(nèi)環(huán)部位于相鄰繞線部之間的部分設(shè)磁橋；所述內(nèi)環(huán)部在所述磁橋處的磁阻大于所述定位孔槽處的磁阻。

作為本發(fā)明的一種改進方案，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子磁芯和沿所述轉(zhuǎn)子磁芯周向設(shè)置的永磁極；所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周表面設(shè)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，每個所述永磁極由一塊永磁體形成。

作為本發(fā)明的一種改進方案，每個永磁極的外側(cè)表面至轉(zhuǎn)子軸心的距離從其周向中心往周向兩側(cè)逐漸減小。

作為本發(fā)明的另一種替換方案，每個永磁極的外側(cè)表面至轉(zhuǎn)子軸心的距離相等。

本發(fā)明的單相無刷電機，通過在定子磁芯的外環(huán)部設(shè)置缺口，并使用連接塊填充該缺口，而使得繞組在繞線部上的繞設(shè)更便利，提高繞線效率。

為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)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無刷電機的示意圖；

圖2是圖1所示單相無刷電機去掉外殼后的示意圖；

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

圖4是圖1所示的單相無刷電機的轉(zhuǎn)子磁芯及其永磁體的示意圖。

圖5是圖1所示的單相無刷電機的定子磁芯的示意圖。

圖6是本發(fā)明第二實施例的定子磁芯的示意圖。

圖7是本發(fā)明第二實施例的轉(zhuǎn)子磁芯及其永磁體的示意圖。

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)明第三實施例的定子磁芯的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)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(shù)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(guān)系。

第一實施例

請參閱圖1至圖5，本發(fā)明提供的單相無刷電機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)的由具有導(dǎo)磁性能的軟磁性材料如鐵制成的定子磁芯30、安裝到定子磁芯30的絕緣線架40和繞設(shè)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包括外環(huán)部31、從外環(huán)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(cè)伸出的極靴35。極靴35連接在一起形成定子磁芯的內(nèi)環(huán)部。位于相鄰繞線部33之間的外環(huán)部上設(shè)有缺口311，以方便在繞線部繞制定子繞組。還包括可與該缺口311相契合的連接塊32，連接塊32用于填充所述缺口311并導(dǎo)磁，優(yōu)選地，所述連接塊32與定子磁芯30的材料相同。繞組39繞設(shè)于相應(yīng)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內(nèi)環(huán)部圍成的空間內(nèi)，轉(zhuǎn)子50包括沿該轉(zhuǎn)子周向設(shè)置的若干個由永久磁鐵制成的永磁極55，每個永磁極的外側(cè)表面為弧面，優(yōu)選地，每個永磁極的外側(cè)表面至轉(zhuǎn)子軸心的距離從其周向中心往周向兩側(cè)逐 漸減小從而在該永磁極55與極靴的內(nèi)周表面之間形成對稱非均勻氣隙41。優(yōu)選地，對稱非均勻氣隙最大厚度是其最小厚度的1.5倍以上。

在本實施例中，如圖4所示，每個永磁極55由一塊永磁體56形成，轉(zhuǎn)子50還包括由具有導(dǎo)磁性能的軟磁性材料制成的轉(zhuǎn)子磁芯53，該永磁體56安裝到轉(zhuǎn)子磁芯53的外周表面；轉(zhuǎn)子磁芯的外周表面設(shè)有若干軸向延伸的凹槽54，每個凹槽54位于兩個永磁極55的分界處，以減少磁泄漏。為使該永磁極55與極靴的內(nèi)周表面形成對稱非均勻氣隙41，具體地，轉(zhuǎn)子磁芯53的外周表面與極靴35的內(nèi)周表面是同心圓；而永磁體56的厚度從周向中心向兩端逐漸減小。在一替換方案中，永磁極55也可以由一整塊永磁體形成。

轉(zhuǎn)子50還包括轉(zhuǎn)軸51，轉(zhuǎn)軸51穿過轉(zhuǎn)子磁芯53并與其固定在一起。轉(zhuǎn)軸51的一端通過軸承24安裝到定子的端蓋，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)子可相對于定子轉(zhuǎn)動。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(jié)構(gòu)。

請參照圖5，相鄰的所述連接塊與所述外環(huán)部上的缺口的接合面設(shè)有凹凸結(jié)構(gòu)。具體地，在本實施例中位于缺口兩端的外環(huán)部31上設(shè)有凹槽312，該連接塊32的兩端設(shè)有與該凹槽相匹配的凸棱321。具體地，該凹槽312沿電機軸向設(shè)置，使得該缺口311呈十字型，連接塊32與該十字型缺口配合，也呈十字型。在缺口311呈打開狀態(tài)即未使用連接塊32時，可方便地將繞組39繞設(shè)于相應(yīng)的繞線部33上，繞設(shè)完成后，將連接塊32的凸棱321嵌入位于缺口兩端的外環(huán)部31上的凹槽312內(nèi)，使得外環(huán)部31形成一密閉環(huán)形結(jié)構(gòu)。在本實施例中， 外環(huán)部在每兩個繞線部之間設(shè)一個缺口(即，每隔一個繞線部就設(shè)一個缺口)，該一個缺口設(shè)置在相鄰繞線部之間的外環(huán)部的中間區(qū)域，方便兩側(cè)的繞線部完成繞組的繞設(shè)。如果定子繞組中一個元件跨繞兩個繞線部時，也可以每隔兩個繞線部設(shè)置一個缺口。連接塊可以由若干個重疊的連接塊芯片通過扣鉚連接一起或通過焊接連接在一起來形成。

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(shè)磁橋36，磁橋36具有較大的磁阻。優(yōu)選地，磁橋36位于對應(yīng)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(yīng)磁橋36的區(qū)域形成凹槽37，凹槽37的形狀可以是圓弧形、方形等其他任何形狀。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(dāng)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(shè)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凹槽的尺寸最大。

在本實施例中，相鄰所述繞線部之間的極靴35設(shè)有定位孔槽38，定位孔槽38的個數(shù)與定子的極數(shù)、環(huán)形永磁極的極數(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，定子繞組的每個元件跨繞若干個繞線部，但一個元件對應(yīng)定子的一個磁極，該種情況下，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，定位孔槽38沿電機軸向間隔設(shè)置，且位于由若干繞線部的極靴連接而成的內(nèi)環(huán)部的內(nèi)周表面上。在一替換方案中，所述定位孔槽38沿電機軸向連續(xù)設(shè)置。優(yōu)選地，每個定位孔槽38到相鄰兩個繞線部的距離不相同，定位孔槽38偏向相鄰繞線部的其中一個，定位孔槽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：通過定位孔槽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(dāng)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35的定位孔槽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(dāng)電機定子繞組通以一方向的電流時，轉(zhuǎn)子50可以從一方向啟動；當(dāng)電機定子繞組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。可以理解地，在啟動角等于90度電角度(也即轉(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(dāng)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(dāng)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，在本實施例中，相鄰的連接塊與外環(huán)部上的缺口的接合面同樣設(shè)有凹凸結(jié)構(gòu)，與第一實施例不同的是，在本實施例中，位于缺口兩端的外環(huán)部31上設(shè)有凸棱314，該連接塊34的兩端設(shè)有與該凸棱314相匹配的凹槽341。具體地，該凸棱314沿電機軸向設(shè)置，使得該缺口313呈H型，連接塊34與該H型缺口配合，也呈H型。在缺口313呈打開狀態(tài)即未使用連接塊34時，將繞組39繞設(shè)于相應(yīng)的繞線部33上，繞設(shè)完成后，將連接塊34的凹槽341卡在位于缺口兩端的外環(huán)部31上的凸棱314內(nèi)，使得外環(huán)部31形成一密閉環(huán)形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不對位于相鄰繞線部之間的外環(huán)部的缺口的個數(shù)做限定，一般是一個或兩個，在本實施例中即為一個，該一個缺口設(shè)置在相鄰繞線部之間的外環(huán)部的中間區(qū)域，方便兩側(cè)的繞線部完成繞組的繞設(shè)；當(dāng)有兩個缺口時，該兩個缺口可以臨近兩側(cè)的繞線部設(shè)置。由于在具體實施時，該定子磁芯30由導(dǎo)磁材料制成，例如由導(dǎo)磁芯片(業(yè)界常用硅鋼片)沿電機軸向?qū)盈B而成；因此連接塊也可以由若干各重疊的連接塊芯片通過米位扣鉚接一起或通過焊接連接在一起。

請參照圖7，本實施例中的永磁極75是由若干塊永磁體76形成，例如是4塊。該轉(zhuǎn)子磁芯73的外周表面設(shè)有若干軸向延伸的凹槽74，每個凹槽74位于兩個永磁體76的分界處，以減少磁泄漏。該若干塊永磁體76安裝到轉(zhuǎn)子磁芯73的外周表面；此時，極靴35的內(nèi)表面位于以轉(zhuǎn)子70中心為圓心的同心圓上；所有 永磁體76的外側(cè)表面圍成圓柱狀并位于以轉(zhuǎn)子70中心為圓心的另一同心圓上，從而在定子極靴35與轉(zhuǎn)子之間形成均勻氣隙。優(yōu)選地，永磁體76是均勻厚度的。

第三實施例

請參照圖8，本實施例中，轉(zhuǎn)子80包括轉(zhuǎn)子磁芯83以及沿轉(zhuǎn)子周向設(shè)置的環(huán)形永磁極85，該環(huán)形永磁極85的外周表面與由極靴圍成的內(nèi)環(huán)部的內(nèi)周表面同心，從而在兩者之間的氣隙為均勻氣隙。具體地，該極靴的內(nèi)表面位于以轉(zhuǎn)子80中心為圓心的同心圓上，環(huán)形永磁極85的外側(cè)表面58呈圓柱狀，且位于以轉(zhuǎn)子80中心為圓心的同心圓上，即，極靴內(nèi)周表面與永磁極85的外周表面同心，從而在極靴內(nèi)周表面、永磁極外周表面之間形成均勻氣隙。

環(huán)形永磁極85可以由一塊環(huán)形永磁體88形成，環(huán)形永磁體88安裝到轉(zhuǎn)子磁芯83的外周表面；該轉(zhuǎn)子磁芯的外周表面設(shè)有若干軸向延伸的凹槽84，每個凹槽84位于兩個永磁極的分界處，以減少磁泄漏。

請再參照圖9，在本實施例中，在極靴35的外周表面對應(yīng)磁橋36的區(qū)域形成通孔42，通孔42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(dāng)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；由于磁橋36設(shè)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。本發(fā)明提供的單刷無相電機通過在定子磁芯的外環(huán)部設(shè)置缺口，并使用連接塊填充該缺口，而使得繞組在繞線部上的繞設(shè)更便利，提供繞線效率高；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(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。