单相永磁电机及其定子磁芯的制作方法

本发明涉及单相电机，尤其涉及单相永磁电机的定子磁芯。

背景技术：

单相永磁电机通常由定子磁芯、定子绕组、以及永磁转子构成。其中，定子磁芯大致呈U形，包括两间隔设置的极臂，每一极臂的末端形成一极爪，每一极爪的内壁内凹形成极弧面，所述绕组即缠绕于极臂上，所述转子则设置于两极爪之间，与极弧面相对。该种电机的定子磁芯的极臂分离设置，两极爪之间形成有较大的缺口，所述缺口使得定子和转子之间形成较大的齿槽转矩，导致电机的运行不平稳，产生噪音。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种单相永磁电机及其定子磁芯，能有效提升电机运转的稳定性，减小噪音的产生。

一方面，本发明提供一种定子磁芯，包括端部以及由端部伸出的极臂，所述极臂包括间隔设置的两连接臂以及分别形成于每一连接臂的末端的极爪，所述两极爪内形成空间用于容纳转子，所述极爪环绕所述空间形成极弧面，所述极弧面在周向上断开形成断口，所述断口正对连接臂之间的间隔，所述断口在轴向上具有不同的宽度，断口部分宽度与连接臂之间的间隔的宽度相当，断口部分宽度小于连接臂之间的间隔宽度。

另一方面，本发明提供一种单相永磁电机，包括上述定子磁芯、缠绕于定子磁芯上的绕组、以及可相对定子旋转的永磁转子，所述转子设置于两极爪内的空间，所述定子磁芯的极弧面环绕转子并与转子形成气隙。

相较于现有技术，本发明电机的定子磁芯的的极爪的极弧面在周向上形成断口，至少部分断口的宽度减小，使电机的效率和噪音两项重要性能指标得以权衡，提升电机的整体性能。

附图说明

图1为本发明单相永磁电机一实施例的结构示意图。

图2为图1所示电机的爆炸图。

图3为图1所示电机的俯视图。

图4为图1所示电机的仰视图。

图5为本发明单相永磁电机的磁芯的另一实施例的示意图。

图6为本发明单相永磁电机的磁芯的再一实施例的示意图。

具体实施方式

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他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。

图1-2所示为根据本发明一实施例的单相永磁电机的结构示意图，所述电机包括定子磁芯10、缠绕于磁芯10上的绕组(图未示)、以及可转动地设置于磁芯10内的永磁转子12。图示中，为清楚显示本发明电机的定子磁芯10的结构及特点，电机的部分元件，如绕组、控制绕组电流的电路、电机的外壳等并未示出，其可以是现有单相永磁电机中的相应结构。所述永磁转子12内可 固定穿设一转轴，用于与负载连接，绕组通电时磁芯10被极化，与永磁转子12的磁场作用推动永磁转子12转动，进而带动负载工作。

所述磁芯10由软磁材料，如铁磁材料等制成。较佳地，本实施例中，所述磁芯10为U型磁芯，包括端部14、以及由所述端部14垂直向外伸出的极臂16。本实施例中，所述极臂16至少由第一极臂18、以及第二极臂20构成。其中，所述第一极臂18、第二极臂20在转子12的轴向上相叠，并且连接于端部14的同一侧。本实施例中，所述端部14、第一极臂18、第二极臂20分别成型后通过机械连接的方式相连，如此第一极臂18、第二极臂20可以在绕组绕设完成后再与端部14连接，使得绕组的缠绕更为方便、快捷。

较佳地，所述端部14、第一极臂18、第二极臂20分别由若干薄片，如矽钢片等堆叠而成。图示中仅示意性示出端部14、第一极臂18、第二极臂20堆叠成型后的整体外形，并未显示多层堆叠的具体结构。为方便薄片的组装，可在每一薄片上均对应地形成装配孔22，本实施例中所述装配孔22为下凹的盲孔，薄片在堆叠时相邻的盲孔之间凹凸配合并卡扣连接，分别形成所述端部14、第一极臂18、以及第二极臂20。

本实施例中，所述端部14在靠近其两侧端的位置分别形成有卡槽24，所述卡槽24在轴向上贯穿所述端部14。所述极臂16，包括第一极臂18与第二极臂20，形成有对应所述卡槽24的卡块26。所述卡块26沿轴向卡入卡槽24内将极臂16与端部14相连，即形成所述磁芯10。较佳地，所述卡槽24与卡块26形成燕尾型卡扣连接，避免连接后脱开。在其它实施例中，所述卡槽24也可以形成于第一极臂18、第二极臂20上，相应地所述卡块26形成于端部14上，同样地通过卡扣方式将三者连接形成所述磁芯10。

所述第一极臂18包括两独立的臂部28，所述两臂部28结构基本相同，相互平行且间隔设置。每一臂部28均呈长条状，包括第一连接臂30及形成于第一连接臂30的一末端的第一极爪32，所述第一极爪32远离端部14。所述第一 连接臂30朝向端部14的另一末端的端面向外凸出形成所述卡块26，与端部14的卡槽24连接。所述两臂部28的第一极爪32相对且间隔设置，并共同界定收容转子12的空间。所述两第一极爪32相向的内壁面凹陷形成第一极弧面34，与转子12的外表面相对应并相间隔，形成气隙。

由于第一极臂18的两第一极爪32分离设置，两第一极爪32的末端间隔形成第一开口33，因而第一极弧面34在周向上呈断开设置，所断开的宽度，即第一开口33的宽度与第一连接臂30之间的间隔的宽度相当。由于第一极弧面34在周向上断开且断开的宽度较大，一方面在断开位置处形成较大的磁阻，避免漏磁，从而保证电机的效率；但是另一方面在断开位置处形成较大的齿槽转矩，影响转子12的转动，导致噪音的产生。

较佳地，所述第一极弧面34上设内凹的启动槽36，所述启动槽36偏离第一极爪32的中心轴X(如图3所示)一定角度。本实施例中，所述启动槽36为两个，关于转子12的中心轴呈对称分布分别由每一第一极爪32的末端，即远离第一连接臂30的一端，沿周向向内延伸，且深度逐渐增加。由于设置启动槽36，第一极弧面34与转子12之间形成不均匀气隙，如此使得电机在断电停止运转时，转子12的极轴(即穿过两转子磁极中心的轴线)偏离第一极爪32的中心轴X一定角度，即避开死点位置，确保电机在再次通电时能够顺利启动。

所述第二极臂20也包括两独立的臂部38，所述两臂部38结构基本相同，相互平行且间隔设置。每一臂部38均呈长条状，包括第二连接臂40及形成于第二连接臂40的一末端的第二极爪42，所述第二极爪42远离端部14。所述第二连接臂40朝向端部14的另一末端的端面向外凸出形成所述卡块26，与端部14的卡槽24连接。所述两臂部38的第二极爪42相对且间隔设置，并共同界定收容转子12的空间。所述两第二极爪42相向的内壁面凹陷形成第二极弧面 44，与转子12的外表面相对应并相间隔，形成气隙。

本实施例中，每一第二极爪44大致呈C形，其周向的两侧相对第二连接臂40横向向外伸出形成有内、外两个壁部46、48，所述壁部46、48相对于端部14大致平行，对应位于两第二连接臂40之间的间隔处。较佳地，所述壁部46、48伸出的长度小于两第二连接臂40之间的间隔的宽度的一半。如此臂部38在拼装后：两第二极爪34的两内壁部46相向设置，末端之间形成一第二开口47；两外壁部48相向设置，末端之间形成一第二开口49。所述两开口47、49的位置正对两第二连接臂40的间隔的中央，宽度远小于第二连接臂40之间的间隔的宽度，也即第一开口33的宽度。

由于第二极臂20的两第二极爪42分离设置，第二极弧面44在周向上呈断开设置。另外，由于第二极爪42的两侧形成壁部46、48，因此第二极弧面44在周向上断开的宽度，即开口47、49在周向上的宽度，远小于第二连接臂40之间的间隔。如此，第二极弧面44在周向上虽然断开，但断开的宽度小，在避免漏磁的同时，减小电机的齿槽转矩，保证转子12的平稳转动。

较佳地，所述第二极弧面44在周向上断开的宽度小于第二极弧面44与转子12之间的气隙的宽度的4倍，小于气隙的宽度的2倍更佳。另外，所述两个开口47、49可以具有不同的宽度，也就是说第二极弧面44在周向上的不同位置可以断开不同的宽度。本实施例中，第二极弧面44断开的最小宽度约为第二极弧面44与转子12之间的气隙的宽度的2倍，在尽量减小漏磁的同时尽量降低齿槽转矩。

请同时参阅图3及图4，在转子12的轴向上，所述第一极臂18与第二极臂20相叠置，其中每一第一连接臂30与一第二连接臂40相叠，分别构成极臂16的一连接臂。本实施例中，极臂16的两连接臂平行间隔设置，两者之间形成绕线空间。所述绕组缠绕于所述两连接臂上，通常两绕组相串联。所述两第 一极爪32分别与一第二极爪42相叠，共同形成极臂16的极爪，用于与转子12作用。所述第一极弧面34与第二极弧面44基本上呈共轴设置，且直径相当，共同构成极臂16的极弧面。所述极弧面大致呈圆柱状，环绕转子12，并与转子12形成气隙。

在轴向上，第一极弧面34在周向上断开的位置正对第二极弧面44在周向上断开的位置，即第一开口33正对第二开口47、49，整个极弧面在周向上呈断开状。由于第二极弧面44断开的宽度小于第一极弧面44，因此整个极弧面的断口在轴向上呈阶梯状，具有变化的宽度。具体地，所述极弧面的断口对应第一极弧面26的部分宽度较大，与绕线部之间的间隔的宽度相当；对应第二极弧面36的部分宽度较小，远小于绕线部之间的间隔。如此，使得至少部分极弧面在周向上断开的宽度大幅减小，在基本不影响电机影响的同时，有效降低电机的噪音，提升电机的整体性能。

另外，所述极弧面在对应启动槽36位置处，与转子12形成非均匀气隙，在非对应启动槽36的位置处，与转子12形成均匀气隙。上述实施例中启动槽36仅形成于第一极弧面34上，在一些实施例中，也可以将启动槽形成于第二极弧面44上，或同时在第一、第二极弧面34、44上形成启动槽36。可以理解地，根据对电机的启动方向的不同要求，可以配合设计相应的驱动电路。另外，所述启动槽36的设置可以根据需要在长度、深度上做相应的变化，并不以本实施例所示具体结构为限。

上述实施例中，采用单个第一极臂18与单个第二极臂20相配合构成磁芯10，在其它实施例中，两者还可以有其它配合方式：如图5所示，可以是单个第一极臂18与两个第二极臂20相配合，将第一极臂18夹置于两第二极臂20之间；或者如图6所示，也可以是单个第二极臂20与两个第一极臂18相配合，将第二极臂20夹置于两第一极臂18之间；再或者，还可以是多个第一极臂18与 多个第二极臂20交替相叠等。

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。