单相无刷直流电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种单相无刷直流电机。

背景技术：

电机(Motors)是一种利用电磁感应原理将电能转换成机械能的设备，广泛地应用在工业生产以及生活所需的各种电器设备中。

现有的电机可以分为直流电机与交流电机，其中，无刷直流电机的应用十分广泛，如家用电器、汽车、工业工控、自动化以及航空航天等领域。

无刷直流电机是指无电刷和换向器的电机。现有的无刷直流电机是一种典型的机电一体化产品，它除了具有定子、转子两部分外，还带有传感器。其中，定子包括定子本体及绕组线圈；转子包括转子本体及转子轴。转子本体通常为一永磁体，转子轴安装在转子本体中并随转子本体的旋转而旋转，并由此输出动力。

按照无刷直流电机定子绕组线圈的相数分，无刷直流电机分为单相无刷直流电机与三相无刷直流电机。

三相无刷直流电机虽运行可靠，噪音低，效率较高，但三相无刷直流电机的生产成本较高。

单相无刷直流电机的生产成本较低，被广泛地应用在诸如风扇等电器设备上。如图1所示，为一种现有的常用于排气扇上的罩极电机，包括定子100、设于所述定子100内的转子200，转子200的内部为鼠笼条。图2为该罩极电机的性能参数表，由图2可知，图1所示的罩极电机的运行效率比较低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种单相无刷直流电机，其运行效率较高，能够进行双向运转，转速范围更宽，且能够保证转子停止于期望的位置。

为实现上述目的，本发明提供一种单相无刷直流电机，包括定子、设于所述定子中的转子、及设于所述转子外围的传感器；

所述定子包括由导磁材料制成的定子本体、及缠绕于所述定子本体上的定子绕组；

所述转子包括转子本体、及设于所述转子本体中的转子轴，所述转子本体为永磁体；

所述定子本体上设有贯穿所述定子本体前后表面的容置孔，所述转子本体设于所述容置孔中，所述容置孔的内周面设有两个关于该容置孔的圆心呈中心对称且贯穿所述定子本体前后表面的狭槽。

所述狭槽的横截面大体呈矩形，在垂直转子轴的横截面内狭槽的走向与定子本体的靠近该狭槽的外边缘的走向一致。

所述定子本体对应所述容置孔位置的外周面设有若干个贯穿所述定子本体前后表面的凹陷部。

相邻狭槽之间设一个以上的凹陷部，所述一个以上的凹陷部的深浅不同，从而使得定子本体于对应不同凹陷部处形成磁阻不同的磁桥。

所述定子本体上对应所述容置孔的两侧分别设有第一通孔、及第二通孔，在垂直转子轴的横截面内，所述第一通孔位于狭槽的延长线上。

对应所述定子本体的容置孔的后方设有一电路板，所述电路板对应所述第一通孔的位置分别设有空心柱，所述电路板对应所述容置孔的位置设有第三通孔，所述第三通孔两侧分别设有贯穿所述电路板前后表面的弧形通道；所述传感器的数量为两个，分别安装于所述电路板的所述弧形通道上。

所述电路板后方设有第一支架，所述定子本体的另一侧对应所述第一支架设有第二支架；所述第一支架与第二支架上对应所述容置孔的位置分别设有第四、第五通孔，对应所述第一通孔的位置分别设有第六、第七通孔，所述第一支架与第二支架的第四、第五通孔内分别设有轴承，所述转子轴穿过所述轴承。

所述容置孔的内周面位于一圆柱面上，所述圆柱面的中心与转子轴的轴心重合。

所述传感器的数量为两个，沿转子周向所述传感器与狭槽交替设置。

在垂直转子轴的横截面内，所述定子本体于所述容置孔周围形成闭环结构。

本发明的有益效果：本发明的单相无刷直流电机，其定子上具有一容置孔，转子设于该容置孔中，所述定子本体于所述容置孔周围形成封闭的环形结构，改善了磁通密度的分布，有效减小齿槽转矩；通过在该容置孔的内周面设置两个关于该容置孔的圆心呈中心对称的狭槽，在转子位于初始状态时，转子本体的N极和S极的相交处旋转至对应所述狭槽的位置，此时转子本体与定子本体之间的磁吸力最大，状态最稳定，改变狭槽的位置可改变转子本体的初始位置，同时可通过改变定子绕组中的电流方向，使所述转子本体实现顺时针或逆时针方向旋转，相比于罩极电机具有更高的运行效率与更宽的转速范围。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为一种现有的用于排气扇上的罩极电机的正视图；

图2为图1所示的现有的用于排气扇上的罩极电机的性能参数表；

图3为本发明的单相无刷直流电机的立体结构示意图；

图4为本发明的单相无刷直流电机的另一角度的立体结构示意图；

图5为本发明的单相无刷直流电机中定子与转子的立体结构示意图；

图6为本发明的单相无刷直流电机中定子与转子的后视示意图；

图7为本发明的单相无刷直流电机定子本体与连接部的分解示意图；

图8为本发明的单相无刷直流电机中电路板的立体结构示意图；

图9为本发明的单相无刷直流电机中的第一支架的立体结构示意图；

图10为本发明的单相无刷直流电机中的第二支架的立体结构示意图；

图11为本发明的单相无刷直流电机的性能参数表；

图12为本发明的单相无刷直流电机的齿槽转矩的波形图；

图13为本发明的单相无刷直流电机的磁通密度示意图；

图14为本发明的单相无刷直流电机的磁通密度的数据分布图；

图15为本发明另一实施例的单相无刷直流电机中定子与转子的后视示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请同时参阅图3至图6，本发明提供一种单相无刷直流电机，可应用于风扇等电器设备，包括定子1、设于所述定子1中的转子3、及设于所述转子3外围的传感器5。

具体地，所述定子1包括由导磁材料制成的定子本体11、连接于所述定子本体11中的连接件17、套设于所述连接件17上的绕线筒13、及缠绕于所述绕线筒13上的定子绕组15。

所述转子3包括转子本体33、及设于所述转子本体33中的转子轴31，所述转子本体33为永磁体。

所述定子本体11上设有贯穿所述定子本体11前后表面的容置孔111，所述转子本体33设于所述容置孔111中，所述容置孔111的内周面设有两个关于该容置孔111的圆心呈中心对称且贯穿所述定子本体11前后表面的狭槽113。在垂直转子轴31的横截面内，所述定子本体11于所述容置孔111周围形成封闭环形结构。优选地，所述容置孔111的内周面位于一圆柱面上，所述圆柱面的中心与转子轴31的轴心重合，这样，形成于定子本体11与转子3之间的气隙除狭槽113外基本为均匀气隙。

如图6所示，所述狭槽113的横截面可以大体呈矩形，且在垂直转子轴31的横截面内，狭槽113的走向与定子本体11的靠近狭槽113处的外边缘的走向一致。如图15所示，所述狭槽113的横截面也可以大体呈弧形，两狭槽113分别位于一转子直径两端的延长线上。本实施例中，定子本体11大致呈方形，容置孔和转子位于所述方形的一条边上，所述狭槽113所处的位置偏离所述边的宽度方向的中心。

该单相无刷直流电机为两极单相无刷直流电机，在定子绕组15不通电的情况下，转子本体33会发生自然旋转。请同时参阅图6与图15，由于所述狭槽113的设置，在定子绕组15不通电的情况下，当所述转子本体33的N极 和S极的相交处旋转至对应所述狭槽113的位置时，转子永磁体与定子本体11之间的磁吸力最大，转子状态最稳定，从而能够使所述转子本体33的N极和S极的相交处停止在对应所述狭槽113的位置，并且可以通过改变所述狭槽113的位置来改变所述转子本体33停止的位置即转子的初始位置；而且，定子绕组15通电时，所述转子本体33可顺时针或逆时针旋转，旋转方向取决于通过定子绕组15的电流方向，改变电流方向可改变转子本体33的旋转方向，从而可实现所述单相无刷直流电机的双方向旋转。

进一步地，所述定子本体11对应所述容置孔111位置的外周面设有数对关于该容置孔111的圆心呈中心对称且贯穿所述定子本体11前后表面的凹陷部115，所述凹陷部115的设置，使得定子本体11于对应凹陷部115处构成磁桥，对磁路起到阻碍的作用，进而阻止漏磁，提高磁场的利用率。相邻狭槽113之间设至少一凹陷部115。可以理解地，相邻狭槽113之间凹陷部115的个数不限。优选地，相邻狭槽113之间设一个以上的凹陷部115，凹陷部115的深浅不同，从而使得定子本体11于对应不同凹陷部115处形成磁阻不同的磁桥。

所述连接件17突出于所述绕线筒13的两端，请同时参阅图6与图7，所述连接件17相对于所述定子本体11可拆卸，以方便在所述绕线筒13上缠绕所述定子绕组15。所述绕线筒13的材料为绝缘材料，如塑胶。可以理解地，所述连接件17也可以和定子本体11做成一体式结构。

所述定子本体11上对应所述容置孔111的两侧分别设有第一通孔114、及第二通孔116。具体地，在垂直转子轴31的横截面内，所述第一通孔114位于狭槽113的延长线上。所述第一通孔114用于固定电路板6、第一支架7、及第二支架9，所述第二通孔116用于通过螺纹固定的方式将该用于风扇的单相无刷直流电机固定于预定的位置。结合图8，对应所述定子本体11的容置孔111的后方设有一电路板6，所述电路板6对应所述第一通孔114的位置分别设有空心柱64，所述电路板6对应所述容置孔111的位置设有第三通孔62，所述第三通孔62两侧分别设有贯穿所述电路板6前后表面的弧形通道61。所述传感器5的数量为两个，均安装于所述电路板6上，并分别穿过所述弧形通道61，且沿转子3周向所述传感器5与狭槽113交替设置。所述传感器5分别用于感应所述转子本体33顺时针旋转和逆时针旋转时的位置。可以理解地，所述传感器5可以是霍尔传感器或 者其他类型的传感器。

结合图9、图10，所述电路板6后方设有第一支架7，所述定子本体11的另一侧对应所述第一支架7设有第二支架9。所述第一支架7与第二支架9上对应所述容置孔111的位置分别设有第四通孔71、第五通孔91，对应所述第一通孔114的位置分别设有第六通孔72、第七通孔92。

所述第三通孔62、第四通孔71、与第五通孔91均用于供所述转子轴31穿过；通过使用螺栓经由所述第六通孔72、空心柱64、第一通孔114及第七通孔92，将所述第一支架7、电路板6、及第二支架9固定于所述定子本体11上。

所述第一支架7与第二支架9的第四、第五通孔71、91内分别设有轴承2，所述转子轴31穿过所述轴承2，所述轴承2用于对转子轴31进行支撑。

图11为本发明的单相无刷直流电机的性能参数表，通过将图11与图2中的数据进行对比之后可以看出，本发明的单相无刷直流电机的运行效率明显高于现有的罩极电机。图12为本发明的单相无刷直流电机的齿槽转矩的波形图，由该图可以看出，在本发明的单相无刷直流电机中，齿槽转矩较小。

图13为本发明的单相无刷直流电机的磁通密度示意图，图14为本发明的单相无刷直流电机的磁通密度的数据分布图。同时参阅图13与图14，可以看出，在所述定子本体11的容置孔111的内周面设置两个关于该容置孔111的圆心呈中心对称的狭槽113后，用于风扇的单相无刷直流电机的磁通密度得到明显的改善，分布较均匀。

综上所述，本发明的单相无刷直流电机，其定子上具有一容置孔，转子设于该容置孔中，所述定子本体于所述容置孔周围形成封闭的环形结构，改善了磁通密度的分布，有效减小齿槽转矩；通过在该容置孔的内周面设置两个关于该容置孔的圆心呈中心对称的狭槽，在转子位于初始状态时，转子本体的N极和S极的相交处旋转至对应所述狭槽的位置，此时转子本体与定子本体之间的磁吸力最大，状态最稳定，改变狭槽的位置可改变转子本体的初始位置，同时可通过改变定子绕组中的电流方向，使所述转子本体实现顺时针或逆时针方向旋转，相比于罩极电机具有更高的运行效率与更宽的转速范围。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。