本發(fā)明涉及電機領(lǐng)域，具體涉及一種單相永磁電機及包含其的電器設備。

背景技術(shù)：

1、相比于傳統(tǒng)的三相電機系統(tǒng)，單相永磁電機系統(tǒng)可運行于并網(wǎng)狀態(tài)，即在單相交流電網(wǎng)供電時電機運行于同步轉(zhuǎn)速，不需要電機控制器對其進行控制，因此不存在控制器的損耗，在低速輕載工況中電機系統(tǒng)的效率更高。

2、但是在一般情況下，當單相永磁電機由單相交流電網(wǎng)直接供電時，電機轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，單相永磁電機系統(tǒng)運行于并網(wǎng)狀態(tài)，此時電機的轉(zhuǎn)矩脈振通常要大于200％，即電機的轉(zhuǎn)矩脈振過大，由此會導致電機具有較大的振動和噪聲，影響電機運行的穩(wěn)定性。而大多數(shù)研究集中于直流電源供電情況下由控制器控制的單相永磁電機轉(zhuǎn)矩脈振的抑制問題，針對單相永磁電機并網(wǎng)狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩脈振大的問題，現(xiàn)有研究較少涉及。

技術(shù)實現(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)中單相永磁電機由具有正弦波的單相交流電網(wǎng)直接供電并運行于并網(wǎng)狀態(tài)時，電機的轉(zhuǎn)矩脈振過大的缺陷，提供一種單相永磁電機及包含其的電器設備。

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，包含定子部和轉(zhuǎn)子部，所述定子部包括有多個齒部，其特點在于：所述轉(zhuǎn)子部的表面上設置有磁體，所述磁體的磁極數(shù)量與所述齒部的數(shù)量相同，且所述磁體的磁極與所述齒部一一對應設置；

4、多個所述齒部的齒尖對應的徑向尺寸沿所述定子部的周向方向均逐漸變?。凰龃朋w的外表面均為圓弧面且所述圓弧面對應的中心軸偏離于所述轉(zhuǎn)子部的中心軸，并在所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上，所述磁體的外表面到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸，自所述磁體的對稱中心面位置向兩側(cè)以對稱方式逐漸減小。

5、在本方案中，通過該種設置，當單相永磁電機在工作過程中，磁體在磁極處的磁場與定子繞組的電樞反應磁場相互作用，使電機產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機械能的轉(zhuǎn)換；在此基礎(chǔ)上，將磁體的圓弧面對應的中心軸偏離設置于轉(zhuǎn)子部的中心軸，即磁體的圓弧面對應的中心軸與轉(zhuǎn)子部的中心軸具有偏心距，并且通過調(diào)整磁體的外表面到轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸，使得磁體的結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，此時當電機運行于并網(wǎng)狀態(tài)下，即可以使電機的空載反電動勢的波形接近于正弦波形，從而降低空載反電勢的諧波畸變率，使得電磁轉(zhuǎn)矩的變化更為平滑，同時將多個齒部的齒尖對應的徑向尺寸沿定子部的周向方向逐漸變化，以調(diào)整電機齒槽轉(zhuǎn)矩的波形相位和幅值，以使得齒槽轉(zhuǎn)矩的波峰(波谷)與電磁轉(zhuǎn)矩的波谷(波峰)互相疊加，以實現(xiàn)二者合并生成的輸出轉(zhuǎn)矩的波形變化更為平穩(wěn)，以降低電機的轉(zhuǎn)矩脈振，進而降低電機使用過程中的振動和噪聲。

6、進一步的，所述磁體包括有永磁體和鐵磁極，所述永磁體對應的磁極數(shù)與鐵磁極對應的磁極數(shù)相同，所述永磁體對應的磁極數(shù)和所述鐵磁極對應的磁極數(shù)之和等于所述齒部的數(shù)量，所述永磁體對應的磁極和所述鐵磁極對應的磁極在所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上依次交替設置。

7、在本方案中，通過該種設置，利用永磁體持久的磁性產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，與定子繞組的電樞反應磁場相互作用，從而實現(xiàn)電機的旋轉(zhuǎn)，在此基礎(chǔ)上，在轉(zhuǎn)子部的表面上交替設置永磁體和鐵磁極，相比于傳統(tǒng)的單相永磁電機，n極性(或s極性)永磁體的數(shù)量可以減少一半，永磁體的利用率更高，電機的成本更低。

8、進一步的，每個所述永磁體和所述鐵磁極均對應一個磁極，所述永磁體和所述鐵磁極在所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上依次交替設置。

9、在本方案中，在磁體的磁極與齒部一一對應設置的情況下，通過該種設置，使得每一個永磁體和鐵磁極均對應于齒部設置，并且永磁體與鐵磁極在轉(zhuǎn)子部的周向方向上依次交替設置，相比于多個永磁體或者多個鐵磁極對應于一個磁極，結(jié)構(gòu)上或者加工工藝上更為簡單。

10、進一步的，所述永磁體的圓弧面對應的中心軸與所述轉(zhuǎn)子部的中心軸之間的距離尺寸，不小于所述鐵磁極的圓弧面對應的中心軸與所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸。

11、在本方案中，在永磁體為電機空載磁場的磁動勢源的情況下，通過該種設置，使得永磁體與轉(zhuǎn)子部之間的偏心距大于或者等于鐵磁極與轉(zhuǎn)子部的偏心距，即在轉(zhuǎn)子部的表面上，鐵磁極的用量大于或者等于永磁體，在降低成本的情況下保證氣隙磁密中除基波外的3次、5次等奇數(shù)次諧波幅值盡可能變小，進一步保證電機的空載反電動勢的波形接近于正弦波形。

12、進一步的，所述鐵磁極與所述轉(zhuǎn)子部均一體成型設置。

13、在本方案中，通過該種設置，可以直接對轉(zhuǎn)子部進行加工，使得轉(zhuǎn)子部的一部分結(jié)構(gòu)作為鐵磁極，永磁體直接間隔設置在轉(zhuǎn)子部的表面上即可，在加工制造上更為方便、簡單。

14、進一步的，所述轉(zhuǎn)子部在相鄰所述鐵磁極之間形成有限位凹槽，所述永磁體配合設置在所述限位凹槽內(nèi)。

15、在本方案中，在鐵磁極與轉(zhuǎn)子部一體成型設置的情況下，鐵磁極相對于轉(zhuǎn)子部的表面凸起設置，并在相鄰鐵磁極之間形成有限位凹槽，將永磁體設置在對應的限位凹槽內(nèi)，以在定子部的表面上形成交替設置的永磁體和鐵磁極，并且永磁體相對于轉(zhuǎn)子部的設置也更為穩(wěn)固，增加電機運行的可靠性。

16、進一步的，每個所述磁體均對應一個磁極，沿所述轉(zhuǎn)子部的周向方向上，相鄰設置的所述磁體的圓弧面對應的中心軸到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸不相同，間隔設置的所述磁體的圓弧面對應的中心軸到所述轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸相同。

17、在本方案中，通過該種設置，每一個磁體均對應一個磁極，即在轉(zhuǎn)子部的表面上設置有與齒部相互對應的磁體，以在形成均勻的磁場的情況下，可以根據(jù)實際需求調(diào)整磁體的圓弧面對應的中心軸到轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離，以保證電機的空載反電動勢的波形最接近于正弦波形。

18、進一步的，所述定子部環(huán)繞設置在所述轉(zhuǎn)子部的外圍，所述磁體均設置在所述轉(zhuǎn)子部的外表面上。

19、在本方案中，通過該種設置，定子部環(huán)繞設置在轉(zhuǎn)子部的外圍，以形成內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的單相永磁電機，即定子部的多個齒部圍設形成內(nèi)環(huán)曲面，磁體設置在轉(zhuǎn)子部的表面上并朝向該內(nèi)環(huán)曲面，在相同的電機體積下，相比于外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的單相永磁電機，內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的單相永磁電機允許的最高轉(zhuǎn)速更高，即轉(zhuǎn)子部的磁體在高速離心力下不失效對應的轉(zhuǎn)速更高；此外，內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的單相永磁電機對應的繞組更容易散熱。

20、進一步的，多個所述齒部的齒尖對應的徑向尺寸沿所述轉(zhuǎn)子部的周向旋轉(zhuǎn)方向逐漸減小。

21、在本方案中，在每個齒部的齒尖對應的徑向尺寸沿定子部的周向逐漸減小時，進一步使得該尺寸減小的方向與轉(zhuǎn)子部的旋轉(zhuǎn)方向相一致，以在改變齒槽轉(zhuǎn)矩的波形下，更有利于電機的旋轉(zhuǎn)起動。

22、進一步的，多個所述齒部的齒尖對應的表面均為平滑曲面，所述平滑曲面的徑向尺寸沿所述定子部的周向方向連續(xù)變化。

23、在本方案中，通過將齒部的齒尖對應的表面設置為平滑過渡的平滑曲面，以配合轉(zhuǎn)子部上磁體的結(jié)構(gòu)，使得磁體與對應齒部之間形成氣隙也可以連續(xù)變化，從而使得電機的運行更加順暢。

24、進一步的，多個所述齒部的齒尖對應的表面均為階梯曲面，所述階梯曲面的徑向尺寸沿所述定子部的周向方向階梯變化。

25、在本方案中，相比于其他設置方式，通過將齒部的齒尖對應的表面設置為多段曲面拼接形成的階梯曲面，從而更有利于對齒部的齒尖進行加工。

26、一種電器設備，其特點在于，所述電器設備包括如上所述的單相永磁電機。

27、在本方案中，將如上所述的單相永磁電機應用到電器設備中，以在并網(wǎng)狀態(tài)下解決該電機轉(zhuǎn)矩脈振大的問題。

28、本發(fā)明的積極進步效果在于：

29、本發(fā)明中將磁體的圓弧面對應的中心軸偏離設置于轉(zhuǎn)子部的中心軸，即磁體的圓弧面對應的中心軸與轉(zhuǎn)子部的中心軸具有偏心距，并且通過調(diào)整磁體的外表面到轉(zhuǎn)子部的中心軸的距離尺寸，使得磁體的結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，此時當電機運行于并網(wǎng)狀態(tài)下，即可以使電機的空載反電動勢的波形接近于正弦波形，從而降低空載反電勢的諧波畸變率，使得電磁轉(zhuǎn)矩的變化更為平滑，同時將多個齒部的齒尖對應的徑向尺寸沿定子部的周向方向逐漸變化，以調(diào)整電機齒槽轉(zhuǎn)矩的波形相位和幅值，以使得齒槽轉(zhuǎn)矩的波峰(波谷)與電磁轉(zhuǎn)矩的波谷(波峰)互相疊加，以實現(xiàn)二者合并生成的輸出轉(zhuǎn)矩的波形變化更為平穩(wěn)，以降低電機的轉(zhuǎn)矩脈振，進而降低電機使用過程中的振動和噪聲。