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，其特征在于，所述极弧面包括在轴向上设置的第一极弧面和第二极弧面，所述第一极弧面在周向上断开形成开口，所述第二极弧面在周向上呈封闭状。

再一方面，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。

较佳地，所述开口的宽度小于连接臂之间的间隔的宽度。

较佳地，所述极臂包括沿轴向相叠的第一极臂与第二极臂，所述第一极臂包括两间隔的第一连接臂以及分别形成于第一连接臂的末端的第一极爪，两所述第一两极爪相互分离，所述两第一极爪的内壁面共同构成第一极弧面。

较佳地，所述第二极臂包括两间隔的第二连接臂以及分别形成于第二连接臂的末端的第二极爪，所述两第二极爪相互连接，所述两第二极爪的内表面共同形成所述第二极弧面。

较佳地，每一第一极爪相对第一连接臂朝向另一第一极爪横向伸出有壁部，两第一极爪对应的壁部之间形成所述开口。

较佳地，所述第二极爪形成有连接第二连接臂的壁部，所述第二极爪的壁部的中央形成磁桥。

较佳地，所述磁桥在轴向上正对开口。

较佳地，所述磁桥的外壁面上形成有凹槽。

可选地，所述第一极臂、第二极臂均为多个，第一极臂与第二极臂沿轴向交替相叠。

可选地，所述第二极臂为两个，第一极臂为一个，第一极臂夹置于两第二极臂之间。

可选地，所述第一极臂为两个，第二极臂为一个，第二极臂夹置于两第一极臂之间。

较佳地，所述端部、第一极臂、第二极臂分别由若干薄片堆叠而成并机械相连，所述第一极臂与端部其中之一形成有卡槽，其中之另一形成有卡 块；所述第二极臂与端部其中之一形成有卡槽，其中之另一形成有卡块；所述卡块分别卡设于相应的卡槽内将第一极臂、第二极臂、以及端部连接。

较佳地，所述极弧面内凹形成两起动槽，所述两起动槽偏离极爪的中心轴，在周向上两起动槽间隔180度。

较佳地，所述开口在周向上的宽度小于极弧面与转子的气隙的宽度的4倍。

相较于现有技术，本发明电机的定子磁芯的极弧面部分在周向上连续并且部分在周向上断开，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由软磁材料制成，比如铁磁材料等。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。

本实施例中，每一第一极爪34大致呈C形，其周向的两侧相对第一连接臂30横向向外伸出形成有两个第一壁部36，所述第一壁部36相对于端部14大致平行，对应位于两第一连接臂30之间的间隔处。较佳地，所述第一壁部36伸出的长度小于两第一连接臂30之间的间隔的宽度的一半。如此臂部28在拼装后：两第一极爪34的内侧(即靠近端部14的一侧)的两第一壁部36相向设置，两第一壁部36的末端之间形成一开口38；两第一极爪34的外侧(即远离第一连接臂30的一侧)的两第一壁部36相向设置，末端之间同样形成小的开口38。较佳地，所述开口38的位置正对两第一连接臂30的间隔的中央，所述开口38的宽度小于定子与转子12之间的气隙的4倍，较佳地，小于定子与转子12之间的气隙的2倍，远小于第一连接臂30之间的间隔的宽度。

由于第一极臂18的两第一极爪32分离设置，第一极弧面34在周向上呈断开设置，有效避免产生漏磁。另外，由于第一极爪32的两侧形成第一壁部36，因此第一极弧面34在周向上断开的宽度，即开口38在周向上的宽度，远小于第一连接臂30之间的间隔。如此，第一极弧面34在周向上虽然断开，但断开的宽度小，不仅引起的漏磁小甚至不会导致漏磁，从而保证电机的效率，还能在很大程度上减小齿槽转矩，保证转子12的平稳转动。

较佳地，所述第一极弧面34在周向上断开的宽度，即开口38的宽度，大致为第一极弧面34与转子12之间的气隙的宽度的2倍。另外，所述两个开口38可以具有不同的宽度，也就是说第一极弧面34在周向上的不同位置可以断开不同的宽度。在本实施例中，第一极弧面34断开的最小宽度约为第一极弧面34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。

较佳地，所述第一极弧面34上设内凹的第一起动槽35，所述第一起动槽35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，所述第一起动槽35为两个，分别位于两第一极爪32上，其中一第一起动槽35靠近其对应的第一极爪32的内侧的壁部36，另一第一起动槽35靠近其对应的第一极爪32的外侧的壁部38，两第一起动槽35在周向上相差180度。由于设置起动槽35，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起动。

本实施例中，所述第二极臂20大致呈U形，包括两第二连接臂40以及分别形成于两第二连接臂40的末端的两第二极爪42。所述两第二连接臂40平行间隔设置，每一第二连接臂40朝向端部14的端面向外凸出形成一所述卡块26，与端部14的卡槽24卡扣连接。所述两第二极爪42远离端部14设置，两第二极爪42相互连接为一体，并于其中央形成圆孔43，用于容置所述转子12，所述圆孔43的孔径略大于转子12的外径。本实施例中，所述圆孔43沿轴向贯穿第二极爪42，圆孔43的周围则呈封闭状。

所述第二极爪42环绕圆孔43形成面向转子12的第二极弧面44，所述第二极弧面44在周向上为连续的弧面。较佳地，所述第二极弧面44为一大致标准的圆柱面，与转子12同轴设置并在两者之间形成连续且基本均匀的气隙。所 述第二极弧面44内凹形成两第二起动槽45，所述两第二起动槽45偏离第二极爪42的中心轴Y一定角度，在周向上两第二起动槽45间隔180度。较佳地，每一第二起动槽45在轴向上与一第一起动槽35相对应。在所述第二起动槽45位置处，第二极爪30的第二极弧面34与转子12之间形成不均匀气隙，使得电机在断电停止运转时，转子12的极轴偏离第二极爪42的中心轴Y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起动。

相较于第一极臂18的第一极爪32之间窄小的开口38，第二极臂20的第二极爪42相互连接为一体，构成封闭的环形结构，在两第二连接臂40之间形成第二壁部46。其中，靠近端部14的第二壁部46、第二连接臂40、以及端部14首尾相连，形成不经过转子12的磁路，会在一定程度上形成漏磁，降低电机的功率密度；但是在转子12装配后，所述第二极臂20的第二极弧面44与转子12的外壁面之间形成连续气隙，有效降低齿槽转矩，从而转子12的运转更为平稳，电机工作时噪音降低。本实施例中，由于第二极弧面44为圆柱面，其与转子12的外壁面之间的径向距离恒定，除了起动槽45的位置处，两者之间形成大致均匀的气隙，最大程度上降低齿槽转矩，减小噪音的产生。

较佳地，每一第二壁部46在其中央形成磁桥48，所述磁桥48的径向宽度小于第二壁部46的其它部位，以减小漏磁。所述磁桥48正对两第二连接臂40的间隔的中央，所述第二起动槽45靠近所述磁桥48。优选地，所述第二壁部46的外壁面对应磁桥48的位置处设凹槽49。所述凹槽49沿轴向延伸，可以是单个或多个，形状可以是圆弧形、方形等。在本实施例中，所述凹槽49的个数为3个，横截面呈半圆形。磁桥48的周向宽度大于所述开口38的宽度。

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。第一极爪32之间的开口38在轴向上正对第二极爪42的磁桥48。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。第一极弧面34上的第一起动槽35在轴向上与第二极爪44的第二极弧面45相对应，两者具有同样的形状，共同构成极弧面的起动槽。

对于本发明的电机，其磁芯10的极臂16由第一极臂18与第二极臂20相叠置而成，形成的极弧面在周向上部分连续且部分断开，连续的部分即第二极弧面44，断开的部分即第一极弧面34。如此第一极臂18与第二极臂20共同作用，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。

另外，所述极弧面在起动槽位置处与转子12形成非均匀气隙，在非起动槽位置处与转子12形成基本均匀气隙，保证转子12能顺利启动。上述实施例中第一、第二极弧面35、45上均形成起动槽35、45，在一些实施例中，也可以仅在第一极弧面35或第二极弧面45上形成起动槽。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，所述起动槽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。