單相無刷電機及應用其的電器設備制造技術

本發明專利技術涉及一種單相無刷電機及應用所述單相無刷電機的電動工具和車窗升降機構。電機包括定子和可相對定子轉動的轉子，定子包括定子磁芯和繞組，定子磁芯包括軛部和從軛部向內延伸的齒，所述齒的末端具有齒冠，所述繞組繞設于所述定子磁芯，所述齒冠包括分別向兩側延伸的第一極靴和第二極靴，所述齒冠在其第一極靴與第二極靴之間形成一個朝向所述轉子的定位凹槽，所述轉子收容在所述齒的第一極靴、第二極靴圍合的空間內，轉子包括沿轉子周向設置的若干永磁極；所述第一極靴與第二極靴關于齒身的中心線非對稱，以使得所述轉子朝一個方向的啟動能力大于朝另一相反方向的啟動能力。本發明專利技術的單相電機運行平穩，起動可靠性高，運行效率高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電機，尤其是涉及一種單相永磁無刷電機及應用其的電器設備如電動工具、車窗升降機構等。
技術介紹
單相電機具有低成本的優點。但是，因為單相電機無法形成旋轉的磁場，因此，如果轉子的停止位置導致轉子的磁極方向與定子極方向之間的夾角過小，就會導致啟動瞬間轉子受到的轉動轉矩較小，如轉動轉矩等于或小于摩擦轉矩，電機就無法啟動。該種情況，我們稱轉子啟動失敗。如何避免單相電機啟動失敗是亟需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述技術的不足，提供一種單相無刷電機。本專利技術提供一種單相無刷電機，包括定子和可相對定子轉動的轉子，所述定子包括定子磁芯和繞設于所述定子磁芯上的繞組，所述定子磁芯包括軛部和從軛部向內延伸的若干定子齒，所述定子齒包括從軛部向內延伸的齒身和設于齒身末端的端部，所述端部包括位于齒身的中心線周向兩側的第一部分和第二部分，所述轉子收容在所述定子齒的端部圍合的空間內，所述端部設定位結構，所述定位結構的磁阻大于端部其他部位的磁阻，所述定子齒的第一部分與第二部分關于所述定子齒的齒身的中心線非對稱，以使得所述轉子朝一個方向的啟動能力大于朝另一相反方向的啟動能力。優選地，所述定子齒的第一部分的周向長度與第二部分的周向長度不相等。優選地，所述第二部分朝向所述轉子的內周面大于所述第一部分朝向所述轉子的內周面。優選地，所述第一部分和第二部分的內周面位于同一圓柱面上。所述至少兩個齒中，其中一個齒的第二部分與另一個齒的第一部分相鄰且它們之間存在槽口或存在磁阻較大的磁橋。優選地，所述定位結構為定位凹槽。優選地，所述第一部分、第二部分的內周面與所述轉子之間具有氣隙；所述槽口的寬度大于所述氣隙的厚度但小于定位凹槽的寬度。優選地，在啟動階段，轉子朝一個方向轉動的平均輸出力矩與朝另一個相反方向轉動的平均輸出力矩之比大于11：9。優選地，所述定位凹槽的中心線與所述齒身的中心線重合。優選地，所述定位凹槽的寬度等于或大于所述齒的齒身寬度。優選地，所述第二部分的長度大于所述第一部分的長度且小于所述第一部分長度的2倍。優選地，所述第一部分和第二部分的徑向厚度沿遠離所述齒身中心線的方向逐漸減小。優選地，所述軛部為具有開口的半框形軛部、閉合的框形軛部或者環形軛部。優選地，所述轉子包括轉子磁芯和安裝到所述轉子磁芯表面的永磁體或嵌裝到所述轉子磁芯內的永磁體。優選地，所述轉子的啟動角大于40度電角度。本專利技術還提供一種應用前述單相無刷電機的電器設備如電動工具、車窗升降機構等。與現有技術相比，本專利技術上述實施例具有以下有益效果：定子齒末端設定位結構以使得轉子能停在偏離死點位置；定子齒末端形成非對稱結構，使得轉子具有不同的雙向啟動能力，尤其適用于對雙方向啟動能力要求不同的應用場合如電動工具和車窗升降機構等?！靖綀D說明】圖1為本專利技術一個實施例提供的單相無刷電機的簡化示意圖；圖2為圖1所示單相無刷電機的平面示意圖；圖3為圖1所示單相無刷電機使用的定子磁芯的俯視圖；圖4是圖1所示單相無刷電機的磁路分布圖；圖5為圖1所示單相無刷電機在運行過程中的反電動勢值與定位凹槽角度的曲線變化圖；圖6為本專利技術單相無刷電機的轉子的一個實施例提供的平面示意圖；圖7為本專利技術另一實施例的單相無刷電機的示意圖。圖8為本專利技術又一實施例的單相無刷電機的示意圖?！揪唧w實施方式】下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的描述。參照圖1和圖2所示，本專利技術提供的一種單相無刷電機10，包括定子20和可相對定子20轉動的轉子30。定子20包括定子磁芯和繞組28(圖6)，定子磁芯由導磁材料如硅鋼片制成。定子磁芯包括軛部21和至少兩個從軛部21向內延伸的定子齒22，定子齒22沿著軛部21周向間隔分布，定子齒22的數量可根據實際情況設定。所述定
子齒22包括從軛部向內延伸的齒身23和設于齒身末端的端部24，所述端部24包括位于齒身23的中心線周向兩側的第一部分25和第二部分26。在本實施例中，定子齒22的末端形成超出齒身23周向兩側的齒冠24，齒冠24包括沿轉子周向延伸的第一極靴25和第二極靴26，優選地，如圖3所示，第一極靴25的長度用L1表示，第二極靴26的長度用L2表示，第二極靴26的長度L2大于第一極靴25的長度L1，因此，第二極靴26的朝向轉子30的內周面大于第一極靴25的朝向轉子30的內周面。優選地，L2小于L1的兩倍。繞組28可繞設于定子齒22的齒身23上轉子30收容在第一極靴25、第二極靴26圍合的空間內，轉子30包括沿轉子30周向設置的若干永磁極31。優選地，第一極靴25和第二極靴26的內周面位于同一圓柱面上，且該圓柱面與轉子30的旋轉中心同心。本實施例中，第一極靴25和第二極靴26的內周面均與永磁極31的外周面同心，具體地，第一極靴25和第二極靴26的內周面位于以轉子中心為圓心的同一圓柱面上，永磁極31位于以轉子中心為圓心的另一圓柱面上，即第一極靴25和第二極靴26的內周面與永磁極31的外周面同心，從而第一極靴25、第二極靴26的內周面與轉子30之間形成均勻厚度的氣隙40，減少了振動和噪聲，可以使得電機10運轉更加平穩，增強了起動穩定性。在本實施例中，至少兩個定子齒22中，其中一個定子齒22的第二極靴26與另一個定子齒22的第一極靴25相鄰且之間存在槽口50，槽口50具有較大的磁阻以防止槽口50兩側的第二極靴26、第一極靴25之間漏磁且可增加電機的定位轉矩。可以理解地，可以使用磁阻較大的磁橋代替槽口50。因為第一極靴25與第二極靴26的長度不同，因此，槽口50/磁橋的位置將偏離其中一個齒，而不是位于兩個齒22的中間位置。優選地，如圖3所示，第一極靴25徑向厚度W1沿遠離齒身中心線的方向逐漸減小，第二極靴26的徑向厚度W2沿遠離齒身中心線的方向逐漸減小。也就是說，第一極靴25、第二極靴26在越靠近槽口50的位置具有更大的磁阻，使第一極靴25和第二極靴26的磁阻從齒身向槽口50的方向逐漸增加，改善氣隙磁場波形，使得波形更加平滑。在本實施例中，定子齒22在其第一極靴25和第二極靴26之間形成一個朝向轉子30的定位結構，所述定位結構可以為定位凹槽60，或定位凹槽60內填充導磁能力較差的材料，從而使得定位結構的磁阻大于定子齒22其他部位的磁阻。在本實施例中，定位結構為定位凹槽60，其截面形狀優選為弧形，定位凹槽60的中心線與齒身的中心線重合，即，定位凹槽60的位置偏離該齒22的齒冠24的中心位置，可以理解地，定位凹槽60的中心線也可以偏離齒身的中心線。定位凹槽60及非對稱極靴的設置用于控制轉子30的停止位置也即初始位置偏離死點位置，具體地，轉子30停止時，轉子永磁極的周向中心盡可能地靠近第二極靴26，避免轉子30停止在死點位置。較佳地，本實施例中，轉子30的停止位置偏離死點位置40度以上的電角度，死點位置是指轉子磁極中心正對定子極中心也即定子齒的末端的內周面的中心的位置。轉子30的停止位置偏離死點位置40度以上的電角度的情況下，啟動瞬間轉子30受到的電磁轉矩較大，提高了電機10的起動可靠性。當定子20的繞組通電前，參考圖4，由于第一、二極靴25、26的電感差異性，第二極靴26的磁飽和程度大于第一極靴25的磁飽和程度，因此，在定子20繞組的通電瞬間，轉子3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單相無刷電機，包括定子和可相對定子轉動的轉子，所述定子包括定子磁芯和繞設于所述定子磁芯上的繞組，所述定子磁芯包括軛部和從軛部向內延伸的若干定子齒，其特征在于：所述定子齒包括從軛部向內延伸的齒身和設于齒身末端的端部，所述端部包括位于齒身的中心線周向兩側的第一部分和第二部分，所述轉子收容在所述定子齒的端部圍合的空間內，所述端部設定位結構，所述定位結構的磁阻大于端部其他部位的磁阻，所述定子齒的第一部分與第二部分關于所述定子齒的齒身的中心線非對稱，以使得所述轉子朝一個方向的啟動能力大于朝另一相反方向的啟動能力。

【技術特征摘要】
2015.05.21 CN 2015102622329;2016.04.08 CN 201610211.一種單相無刷電機，包括定子和可相對定子轉動的轉子，所述定子包括定子磁芯和繞設于所述定子磁芯上的繞組，所述定子磁芯包括軛部和從軛部向內延伸的若干定子齒，其特征在于：所述定子齒包括從軛部向內延伸的齒身和設于齒身末端的端部，所述端部包括位于齒身的中心線周向兩側的第一部分和第二部分，所述轉子收容在所述定子齒的端部圍合的空間內，所述端部設定位結構，所述定位結構的磁阻大于端部其他部位的磁阻，所述定子齒的第一部分與第二部分關于所述定子齒的齒身的中心線非對稱，以使得所述轉子朝一個方向的啟動能力大于朝另一相反方向的啟動能力。2.根據權利要求1所述的單相無刷電機，其特征在于：所述定子齒的第二部分的周向長度大于第一部分的周向長度；和/或所述定子齒的第二部分朝向所述轉子的內周面大于所述第一部分朝向所述轉子的內周面。3.根據權利要求1所述的單相無刷電機，其特征在于：所述定子齒的第一部分和第二部分分別從所述定子齒的齒身末端兩側沿轉子周向延伸而成。4.根據權利要求1所述的單相無刷電機，其特征在于：所述第一部分與第二部分的內周面位于同一圓柱面上且該圓柱面與轉子的旋轉中心同心。5.根據權利要求1所述的單相無刷電機，其特征在于：其中一個齒的第二部分與另一個齒的第一部分相鄰且相互之間通過槽口斷開，所述第一部分、第二部分的內周面與所述轉子之間存在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李越，周垂友，王勇，陳明，易紅亮，張濤，
申請(專利權)人：德昌電機深圳有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44