CN108599406B - 单相无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单相无刷直流电机，包括定子和转子，定子包括定子铁芯和绕组，转子包括永磁体和转轴，定子铁芯包括至少N个并呈环形阵列布置且等间隔设置的轭部和齿部，各轭部围合形成定环，永磁体套接于定环内，各轭部均安装有一绕组，各齿部分别连接于一轭部的一端部，齿部包括伸向定环环心的齿头，齿头朝向定环的中心轴线的侧面为齿端面，齿端面与永磁体留有间隙，且齿端面分为等距面和渐变面，等距面呈圆弧面设置，等距面上的任意点与定环的中心轴线的距离相等，渐变面上的点到定环的中心轴线的距离沿转子的转动方向逐渐减小或逐渐增大，其中，N为偶数，且大于或等于4。本发明的单相无刷直流电机可以降低启动电流。

Description

单相无刷直流电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种单相无刷直流电机。

背景技术

目前，为了防止油箱内的燃油蒸气进入大气而造成大气污染和油耗增加，汽车一般都设置有燃油蒸气净化系统，燃油蒸气净化系统包括活性碳罐、设置于油箱出油口的分离阀、用于连通活性碳罐和分离阀的管道和设置于管道出口与活性碳罐之间的电磁阀，油箱内的燃油蒸气从分离阀出口经管道进入活性炭罐，燃油蒸气中的燃油分子被活性炭吸附，电磁阀不能够主动将燃油蒸汽吸入到进气歧管内，造成燃油蒸气净化系统工作效率低下。为解决上述问题，现有技术中提出了在燃油蒸气净化系统中增设了一真空泵组件以主动抽取管道内的燃油蒸汽的技术方案，进而提高燃油蒸气净化系统的工作效率，真空泵组件包括真空泵和驱动该真空泵的电机，但是现有的电机行启动电流过大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单相无刷直流电机，旨在解决现有技术中电机运行启动电流过大的技术问题。

本发明是这样实现的，一种单相无刷直流电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯和安装于所述定子铁芯上的绕组，所述转子包括呈管状设置的永磁体以及套接于所述永磁体内的转轴，所述定子铁芯包括至少N个并呈环形阵列布置且等间隔设置的轭部以及至少N个并呈环形阵列布置且等间隔设置的齿部，各所述轭部围合形成定环，所述永磁体套接于所述定环内，各所述轭部均安装有一所述绕组，各所述齿部分别连接于一所述轭部的一端部，所述齿部包括伸向所述定环环心的齿头，所述齿头朝向所述定环的中心轴线的侧面为齿端面，所述齿端面与所述永磁体留有间隙，且所述齿端面分为沿所述定环径向方向相接的等距面和渐变面，所述等距面呈圆弧面设置，所述等距面上的任意点与所述定环的中心轴线的距离相等，所述渐变面上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子的转动方向逐渐减小或逐渐增大，其中，N为偶数，且大于或等于4。

进一步地，所述齿部还包括延伸方向为从所述轭部的一端部指向所述定环环心的杆件，所述杆件的一端与所述齿头固定连接，其另一端与所述轭部的端部固定连接，所述杆件和与其固定连接的所述齿头共同构成T型结构。

进一步地，所述等距面所对应的路径与所述渐变面沿所对应的路径相等，各所述轭部首尾拼接安装，两两相邻的所述齿头之间形成有齿槽。

进一步地，各所述绕组均包括插接于所述轭部的绝缘骨架和绕制于所述绝缘骨架上的所述绕线，各所述绕组的所述绕线均电性连接。

进一步地，所述绕组为分数槽集中式绕组。

进一步地，所述绝缘骨架包括一与所述轭部固定连接且用于绕制所述绕线的本体，所述本体的两端部设有挡板，所述绕线绕制于所述本体上，所述绕线位于两所述挡板之间。

进一步地，所述转子还包括紧密夹设于所述转轴和所述永磁体之间的转子铁芯，所述转轴、所述永磁体以及所述转子铁芯均与所述等距面同轴设置。

进一步地，所述渐变面呈弧形面设置，所述渐变面上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子的转动方向逐渐减小。

进一步地，所述渐变面呈平面设置，所述渐变面上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子的转动方向逐渐增大。

进一步地，包括安装壳体，所述定子铁芯与所述安装壳体固定连接。

本发明相对于现有技术的技术效果是：所述单相无刷直流电机未通电时，所述单相无刷直流电机的全部磁场由所述转子的永磁体提供，所述齿头的齿端面与所述转子侧面之间的间隙大小的变化可以改变间隙内的磁阻，由于所述齿端面分为沿所述定环径向方向相接的等距面和渐变面，所述等距面呈圆弧面设置，所述等距面上的任意点与所述定环的中心轴线的距离相等，所述渐变面上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子的转动方向逐渐减小或逐渐增大，故，可使所述永磁体与所述定子铁芯之间通过磁力作用使所述转子相对于所述定子铁芯发生转动并停留在间隙内的磁阻最小的位置，并且所述单相无刷直流电机每一次断电后，所述转子通过所述永磁体与所述定子铁芯之间的磁力始终停留在间隙内磁阻最小的位置，所述单相无刷直流电机通电后，所述绕组通电并产生磁场，所述定子产生启动转矩并驱动所述转子转动，当所述转子位于所述间隙内磁阻最小的位置时，此时，所述定子产生的启动转矩最大，可以降低所述单相无刷直流电机的启动电流，使得所述单相无刷直流电机能在更小的初始电流条件下启动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的单相无刷直流电机的立体图。

图2是图1中定子铁芯的立体图。

图3是本发明实施例中绝缘骨架的立体图。

图4是本发明实施例中转子的立体分解图。

附图标记说明：

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1至图4所示，本发明提供一种单相无刷直流电机具体地，如图1、图2和图3所示，包括定子111和转子131，所述定子111包括定子铁芯112和安装于所述定子铁芯112上的绕组123，所述转子131包括呈管状设置的永磁体132以及套接于所述永磁体132内的转轴133，所述定子铁芯112包括至少N个并呈环形阵列布置且等间隔设置的轭部113以及至少N个并呈环形阵列布置且等间隔设置的齿部114，各所述轭部113围合形成定环，所述永磁体132套接于所述定环内。

各所述轭部113均安装有一所述绕组123，各所述齿部114分别连接于一所述轭部113的一端部，所述齿部114包括伸向所述定环环心的齿头115，所述齿头115朝向所述定环的中心轴线的侧面为齿端面116，所述齿端面116与所述永磁体132留有间隙，且所述齿端面116分为沿所述定环径向方向相接的等距面117和渐变面118，所述等距面117呈圆弧面设置，所述等距面117上的任意点与所述定环的中心轴线的距离相等，所述渐变面118上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子131的转动方向逐渐减小或逐渐增大，其中，N为偶数，且大于或等于4。

在该实施例中，所述单相无刷直流电机未通电时，所述单相无刷直流电机的全部磁场由所述转子131的永磁体132提供，所述齿头115的齿端面116与所述转子131侧面之间的间隙大小的变化可以改变间隙内的磁阻，由于所述齿端面116分为沿所述定环径向方向相接的等距面117和渐变面118，所述等距面117呈圆弧面设置，所述等距面117上的任意点与所述定环的中心轴线的距离相等，所述渐变面118上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子131的转动方向逐渐减小或逐渐增大，故，可使所述永磁体132与所述定子铁芯112之间通过磁力作用使所述转子131相对于所述定子铁芯112发生转动并停留在间隙内的磁阻最小的位置，并且所述单相无刷直流电机每一次断电后，所述转子131通过所述永磁体132与所述定子铁芯112之间的磁力始终停留在间隙内磁阻最小的位置。

所述单相无刷直流电机通电后，所述绕组123通电并产生磁场，所述定子111产生启动转矩并驱动所述转子131转动，当所述转子131位于所述间隙内磁阻最小的位置时，此时，所述定子111产生的启动转矩最大，可以降低所述单相无刷直流电机的启动电流，使得所述单相无刷直流电机能在更小的初始电流条件下启动。

进一步地，所述永磁体132包括两对南北磁极，所述两对南北磁极沿所述转子131转动方向交替分布。

进一步地，如图1和图2所示，所述齿部114还包括延伸方向为从所述轭部113的一端部指向所述定环环心的杆件119，所述杆件119的一端与所述齿头115固定连接，其另一端与所述轭部113的端部固定连接，所述杆件119和与其固定连接的所述齿头115共同构成T型结构。

进一步地，如图1至图3所示，各所述绕组123均包括插接于所述轭部113的绝缘骨架124和绕制于所述绝缘骨架124上的所述绕线128，所述绕组123安装于所述轭部113可以降低所述单相无刷直流电机对输入电流的要求，各所述绕组123的所述绕线128均电性连接。

进一步地，所述绝缘骨架124包括一用于绕制所述绕线128的本体125，所述本体125的两端部设有挡板126，所述绕线128绕制于所述本体125上，且所述绕线128位于两所述挡板126之间，两所述挡板126可以避免绕制于所述本体125上的所述绕线128散开，所述本体125上还开设有供所述轭部113穿过的骨架通孔122，当所述绕线128绕制于所述绝缘骨架124上并与所述绝缘骨架124共同形成所述绕组123后，所述轭部113由所述骨架通孔122插入所述绝缘骨架124内并与所述绝缘骨架124固定连接。

进一步地，如图1和图2所示，所述等距面117所对应的路径与所述渐变面118沿所对应的路径相等，各所述轭部113首尾拼接安装，两两相邻的所述齿头115之间形成有齿槽121。

在现有技术中，所述绕组123安装时，所述绕线128经由所述齿槽121绕制于所述定子铁芯112上，所述绕组123的安装效率低下，并且，为提高所述绕组123的绕制速度，使得所述齿槽121需要留有足够宽度。

在该实施例中，各所述轭部113首尾拼接安装，可以提高所述绕组123的安装效率，具体地，先将所述绕组123安装至所述轭部113，再将所述轭部113首尾拼接安装，与现有技术中所述绕线128经由所述齿槽121绕制于所述定子111上，提高了所述绕组123的安装效率。并且，由于所述绕组123安装时，所述绕线128不再需要经由所述齿槽121绕制于所述定子111上，故可减小所述齿槽121的宽度，达到增大磁通量的效果，进而所述单相无刷直流电机在相同的输入电流下，增大所述单相无刷直流电机的输出扭矩和转速，使所述单相无刷直流电机以满足高速性能要求，当直流电机的输出扭矩或转速一定时，可降低直流电机对于输入电流的要求，即可以降低所述单相无刷直流电机运行电流。

进一步地，所述绕组123为分数槽集中式绕组123。可以提高齿槽121转矩基波的频率，使齿槽121转矩脉动量明显减少。

进一步地，如图1和图2所示，所述转子131还包括紧密夹设于所述转轴133和所述永磁体132之间的转子铁芯134，所述转轴133、所述永磁体132以及所述转子铁芯134均与所述等距面117同轴设置。

进一步地，所述转子铁芯134外表面压筋或者滚花，便于同所述永磁体132传递扭矩，所述转子铁芯134与所述转轴133固定连接，所述转子铁芯134可与永磁体132一体注塑成型，增强高速运行的强度，防止在离心力作用下永磁体132开裂。

进一步地，如图1和图2所示，所述渐变面118呈弧形面设置，所述渐变面118上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子131的转动方向逐渐减小。

在本发明其他实施例中，所述渐变面118还可以呈平面设置，所述渐变面118上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子131的转动方向逐渐增大。

进一步地，包括安装壳体(图未示)，所述定子铁芯112与所述安装壳体固定连接。

进一步地，如图1所示，所述单相无刷直流电机还包括与所述绕组123电连接的两接线座141，所述定子铁芯112上开设至少N个通孔122，在本实施例中，所述定子铁芯112上开设有四个通孔122，其中，位于一对角线上的两通孔122用于安装两所述接线座141，位于另一对角线的两通孔122供所述定子铁芯112与所述安装壳体安装连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单相无刷直流电机，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯和安装于所述定子铁芯上的绕组，所述转子包括呈管状设置的永磁体以及套接于所述永磁体内的转轴，其特征在于，所述定子铁芯包括至少N个并呈环形阵列布置且等间隔设置的轭部以及至少N个并呈环形阵列布置且等间隔设置的齿部，所述轭部一端与其中一个齿部一体连接，另一端与另一个齿部可形成绕线开口，各所述轭部首尾拼接安装围合形成定环，所述永磁体套接于所述定环内，各所述轭部均安装有一所述绕组，各所述齿部分别连接于一所述轭部的一端部，所述齿部包括伸向所述定环环心的齿头，所述齿头朝向所述定环的中心轴线的侧面为齿端面，所述齿端面与所述永磁体留有间隙，且所述齿端面分为沿所述定环径向方向相接的等距面和渐变面，所述等距面呈圆弧面设置，所述等距面上的任意点与所述定环的中心轴线的距离相等，所述渐变面上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子的转动方向逐渐减小或逐渐增大，其中，N为偶数，且大于或等于4；

所述单相无刷直流电机未通电时，所述单相无刷直流电机的全部磁场由所述转子的永磁体提供，所述齿头的齿端面与所述转子侧面之间的间隙大小的变化可以改变间隙内的磁阻，以使所述单相无刷直流电机每一次断电后，所述转子通过所述永磁体与所述定子铁芯之间的磁力始终停留在间隙内磁阻最小的位置；

所述单相无刷直流电机通电后，所述绕组通电并产生磁场，所述定子产生启动转矩并驱动所述转子转动，当所述转子位于所述间隙内磁阻最小的位置时，此时，所述定子产生的启动转矩最大，可以降低所述单相无刷直流电机的启动电流，使得所述单相无刷直流电机能在更小的初始电流条件下启动。

2.如权利要求1所述的单相无刷直流电机，其特征在于，所述齿部还包括延伸方向为从所述轭部的一端部指向所述定环环心的杆件，所述杆件的一端与所述齿头固定连接，其另一端与所述轭部的端部固定连接，所述杆件和与其固定连接的所述齿头共同构成T型结构。

3.如权利要求2所述的单相无刷直流电机，其特征在于，所述等距面所对应的路径与所述渐变面所对应的路径相等，两两相邻的所述齿头之间形成有齿槽。

4.如权利要求3所述的单相无刷直流电机，其特征在于，各所述绕组均包括插接于所述轭部的绝缘骨架和绕制于所述绝缘骨架上的绕线，各所述绕组的所述绕线均电性连接。

5.如权利要求4所述的单相无刷直流电机，其特征在于，所述绕组为分数槽集中式绕组。

6.如权利要求4所述的单相无刷直流电机，其特征在于，所述绝缘骨架包括一与所述轭部固定连接且用于绕制所述绕线的本体，所述本体的两端部设有挡板，所述绕线绕制于所述本体上，所述绕线位于两所述挡板之间。

7.如权利要求6所述的单相无刷直流电机，其特征在于，所述转子还包括紧密夹设于所述转轴和所述永磁体之间的转子铁芯，所述转轴、所述永磁体以及所述转子铁芯均与所述等距面同轴设置。

8.如权利要求1至5中任意一项所述的单相无刷直流电机，其特征在于，所述渐变面呈弧形面设置，所述渐变面上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子的转动方向逐渐减小。

9.如权利要求1至5中任意一项所述的单相无刷直流电机，其特征在于，所述渐变面呈平面设置，所述渐变面上的点到所述定环的中心轴线的距离沿所述转子的转动方向逐渐增大。

10.如权利要求1至5中任意一项所述的单相无刷直流电机，其特征在于，包括安装壳体，所述定子铁芯与所述安装壳体固定连接。