本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種單相永磁電機(jī)及包含其的電動(dòng)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、由于具有電機(jī)結(jié)構(gòu)和控制電路簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，單相永磁電機(jī)廣泛應(yīng)用于小功率家用電器領(lǐng)域。目前存在的單相永磁電機(jī)的定子部一般采用整體式結(jié)構(gòu)，即定子部的環(huán)部和齒部一體成型，齒部包括有齒身和齒尖，繞組纏繞在齒身上，齒尖沿齒身的中心軸線對稱設(shè)置，齒尖對應(yīng)的定子部表面為一個(gè)以轉(zhuǎn)子圓心為原點(diǎn)的圓弧面，轉(zhuǎn)子可以設(shè)置在多個(gè)齒尖圍設(shè)形成的圓形區(qū)域內(nèi)，也可以環(huán)繞設(shè)置在多個(gè)齒尖的外圍。

2、轉(zhuǎn)子部上一般設(shè)置有永磁體，當(dāng)永磁體的幾何軸線與定子部的齒身中心軸線對齊時(shí)，單相永磁電機(jī)處于死點(diǎn)位置，該位置下反電勢過零點(diǎn)和齒槽轉(zhuǎn)矩過零點(diǎn)重合，造成的問題是即使繞組通入電流，電流與反電勢產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為零，同時(shí)在齒槽轉(zhuǎn)矩也為零的情況下，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為零。如果電機(jī)已經(jīng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，依靠電機(jī)的慣性轉(zhuǎn)矩，該死點(diǎn)造成的問題將被克服，但是當(dāng)電機(jī)的繞組未通入電流時(shí)電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下處于死點(diǎn)位置，無論對繞組通入任何電流，電機(jī)均不具有自起動(dòng)的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中單相永磁電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下處于死點(diǎn)位置，導(dǎo)致電機(jī)不具有自起動(dòng)能力的缺陷，提供一種單相永磁電機(jī)及包含其的電動(dòng)設(shè)備。

2、本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

3、一種單相永磁電機(jī)，包括有定子部和轉(zhuǎn)子部，所述定子部包括有若干個(gè)齒部，其特點(diǎn)在于：

4、所述轉(zhuǎn)子部上設(shè)置有永磁體和鐵磁極，所述永磁體和所述鐵磁極在所述轉(zhuǎn)子部上對應(yīng)的磁極數(shù)相等，且所述齒部的數(shù)量是所述永磁體在所述轉(zhuǎn)子部上對應(yīng)的磁極數(shù)的兩倍，所述永磁體和所述鐵磁極在所述轉(zhuǎn)子部上對應(yīng)的磁極沿所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上依次交替設(shè)置；

5、當(dāng)所述永磁體的幾何軸線與對應(yīng)所述齒部的中軸線對齊時(shí)，所述鐵磁極的表面與對應(yīng)所述齒部之間形成的氣隙被設(shè)置為：使所述氣隙以對應(yīng)所述齒部的中軸線為非對稱設(shè)置。

6、在本方案中，通過在轉(zhuǎn)子部上設(shè)置有永磁體和鐵磁極，相比于傳統(tǒng)的單相永磁電機(jī)，n極性(或s極性)永磁體的數(shù)量可以減少一半，永磁體的利用率變高，電機(jī)的成本更低；進(jìn)一步的，當(dāng)永磁體幾何軸線和齒部中軸線對齊時(shí)，使鐵磁極的表面與對應(yīng)齒部形成的氣隙以對應(yīng)齒部的中軸線為非對稱設(shè)置，此時(shí)永磁體的磁場軸線會(huì)偏離對應(yīng)齒部的中軸線一定角度，轉(zhuǎn)子所受齒槽轉(zhuǎn)矩不為零，在齒槽轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度直至靜止，并在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)對應(yīng)的齒槽轉(zhuǎn)矩為零而反電勢不為零。當(dāng)繞組通過電流時(shí)，電流與反電勢形成的電磁轉(zhuǎn)矩與齒槽轉(zhuǎn)矩合成的轉(zhuǎn)矩為正值，使得電機(jī)具有自起動(dòng)的能力。

7、進(jìn)一步的，所述永磁體的表面與對應(yīng)所述齒部之間形成的間隙，以對應(yīng)所述齒部的中軸線為對稱設(shè)置。

8、在本方案中，在永磁體的幾何軸線與對應(yīng)齒部的中軸線對齊時(shí)，在轉(zhuǎn)子部與齒部之間分別形成有對稱的間隙以及非對稱的氣隙，更容易實(shí)現(xiàn)永磁體的磁場軸線偏離對應(yīng)齒部的中軸線一定角度，進(jìn)而提高電機(jī)的自起動(dòng)能力。

9、進(jìn)一步的，所述氣隙的徑向厚度尺寸沿所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上連續(xù)變化設(shè)置。

10、在本方案中，通過該種設(shè)置，更容易使得鐵磁極的表面與對應(yīng)齒部之間形成的氣隙，以對應(yīng)齒部的中軸線為非對稱設(shè)置，進(jìn)一步保證在繞組未通入電流時(shí)，永磁體的磁場軸線偏離齒部的中心軸一定的角度，并且相比于其他設(shè)置方式，上述設(shè)置方式更方便對鐵磁極進(jìn)行加工，結(jié)構(gòu)上也更加簡單、合理。

11、進(jìn)一步的，若干個(gè)所述齒部圍設(shè)形成一圓環(huán)曲面，所述圓環(huán)曲面的中心軸與所述轉(zhuǎn)子部的中心軸相互重合；

12、所述鐵磁極的表面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸，沿所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上逐漸變化。

13、在本方案中，通過圓環(huán)曲面及其與轉(zhuǎn)子部位置關(guān)系的設(shè)置，使得轉(zhuǎn)子部的中心軸到圓環(huán)曲面的距離均相等；在此基礎(chǔ)上，通過調(diào)整鐵磁極的表面到轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離，來實(shí)現(xiàn)氣隙的徑向厚度尺寸設(shè)置，相比于改變定子部的結(jié)構(gòu)來克服電機(jī)的死點(diǎn)位置，可以避免由于加工導(dǎo)致齒部的機(jī)械強(qiáng)度降低以及齒尖發(fā)生局部飽和，對電機(jī)的性能造成影響。同時(shí)，由于鐵磁極的價(jià)格低于永磁體的價(jià)格，且容易加工，因此該種設(shè)置僅需對鐵磁極的表面進(jìn)行加工使其到轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸沿轉(zhuǎn)子部的周向方向上逐漸變化，加工上更為方便且更為節(jié)約成本。

14、進(jìn)一步的，所述定子部環(huán)繞設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子部的外圍，所述鐵磁極的表面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸，沿所述轉(zhuǎn)子部的周向旋轉(zhuǎn)方向逐漸減小。

15、在本方案中，定子部環(huán)繞設(shè)置在轉(zhuǎn)子部的外圍，即該單相永磁電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，則定子部的若干個(gè)齒部圍設(shè)形成的環(huán)形曲面為內(nèi)環(huán)曲面，永磁體和鐵磁極均沿轉(zhuǎn)子部的徑向方向向外朝向?qū)?yīng)的齒部，此時(shí)鐵磁極的表面到轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸，沿轉(zhuǎn)子部的周向旋轉(zhuǎn)方向逐漸減小，即鐵磁極的表面與對應(yīng)齒部形成的氣隙沿轉(zhuǎn)子部的周向旋轉(zhuǎn)方向逐漸增大，更有利于電機(jī)的起動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

16、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子部環(huán)繞設(shè)置在所述定子部的外圍，所述鐵磁極的表面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸，沿所述轉(zhuǎn)子部的周向旋轉(zhuǎn)方向逐漸增大。

17、在本方案中，轉(zhuǎn)子部環(huán)繞設(shè)置在定子部的外圍，即該單相永磁電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，則定子部的若干個(gè)齒部圍設(shè)形成的環(huán)形曲面為外環(huán)曲面，永磁體和鐵磁極均沿轉(zhuǎn)子部的徑向方向向內(nèi)朝向?qū)?yīng)的齒部，此時(shí)鐵磁極的表面到轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸，沿轉(zhuǎn)子部的周向旋轉(zhuǎn)方向逐漸增大，即鐵磁極的表面與對應(yīng)齒部形成的氣隙沿轉(zhuǎn)子部的周向旋轉(zhuǎn)方向也逐漸增大，也同樣有利于電機(jī)的起動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

18、進(jìn)一步的，所述鐵磁極的表面為一平滑曲面，所述平滑曲面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸沿所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上逐漸變化。

19、在本方案中，通過將鐵磁極的表面設(shè)置為一平滑曲面，使得鐵磁極的表面沿轉(zhuǎn)子部的周向方向上可以平滑過渡，對應(yīng)氣隙的徑向厚度尺寸沿轉(zhuǎn)子部的周向方向上也可以平滑的進(jìn)行增大或者減小，使得電機(jī)的運(yùn)行更加順暢。

20、進(jìn)一步的，所述鐵磁極的表面為一階梯曲面，所述階梯曲面包括有多段曲面拼接組成，每一段所述曲面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸相同，且多段所述曲面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸沿所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上逐漸變化。

21、在本方案中，相比于其他設(shè)置方式，通過將鐵磁極的表面設(shè)置為多段曲面拼接形成的階梯曲面，從而有利于對鐵磁極的加工。

22、進(jìn)一步的，所述永磁體的表面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸均相同，且所述永磁體的表面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸與所述鐵磁極的表面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的最大距離尺寸相同。

23、在本方案中，通過該種設(shè)置，使得在轉(zhuǎn)子部的表面上，永磁體和鐵磁極可以平滑過渡，使得轉(zhuǎn)子部的結(jié)構(gòu)更為合理，同時(shí)也有利于電機(jī)的運(yùn)行。

24、進(jìn)一步的，所述鐵磁極和轉(zhuǎn)子部一體成型設(shè)置。

25、在本方案中，直接利用轉(zhuǎn)子部的一部分結(jié)構(gòu)作為鐵磁極，永磁體間隔設(shè)置在轉(zhuǎn)子部的表面即可，在加工制造上更為方便、簡單。

26、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子部在相鄰所述鐵磁極之間開設(shè)有限位凹槽，所述永磁體配合設(shè)置在所述限位凹槽內(nèi)。

27、在本方案中，當(dāng)鐵磁極與轉(zhuǎn)子部一體設(shè)置的情況下，將永磁體設(shè)置在相鄰鐵磁極之間開設(shè)的限位凹槽內(nèi)，使得永磁體相對于轉(zhuǎn)子部更加穩(wěn)固。

28、一種電動(dòng)設(shè)備，其特點(diǎn)在于，所述電動(dòng)設(shè)備包括有如上所述的單相永磁電機(jī)。

29、在本方案中，將如上所述的單相永磁電機(jī)應(yīng)用到電動(dòng)設(shè)備中，有效的避免電動(dòng)設(shè)備中的單相永磁電機(jī)出現(xiàn)不能自起動(dòng)的問題。

30、本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

31、在本方案中，通過在轉(zhuǎn)子部上設(shè)置有永磁體和鐵磁極，相比于傳統(tǒng)的單相永磁電機(jī)，n極性(或s極性)永磁體的數(shù)量可以減少一半，永磁體的利用率變高，電機(jī)的成本更低；進(jìn)一步的，當(dāng)永磁體幾何軸線和齒部中軸線對齊時(shí)，使鐵磁極的表面與對應(yīng)齒部形成的氣隙以對應(yīng)齒部的中軸線為非對稱設(shè)置，此時(shí)永磁體的磁場軸線會(huì)偏離對應(yīng)齒部的中軸線一定角度，轉(zhuǎn)子所受齒槽轉(zhuǎn)矩不為零，在齒槽轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度直至靜止，并在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)對應(yīng)的齒槽轉(zhuǎn)矩為零而反電勢不為零。當(dāng)繞組通過電流時(shí)，電流與反電勢形成的電磁轉(zhuǎn)矩與齒槽轉(zhuǎn)矩合成的轉(zhuǎn)矩為正值，使得電機(jī)具有自起動(dòng)的能力。