单相外转子无刷电机的制作方法

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种具有较小齿槽转矩的单相外转子无刷电机。

背景技术：

单相外转子无刷电机一般包括定子及绕定子转动的转子。定子包括定子磁芯及由定子磁芯延伸而出的多个齿部，齿部上绕设绕组。绕组通电后产生旋转磁场。转子围绕定子设置，一般包括转轴、固定安装到转轴的转子轭部、固定到转子轭部的若干永久磁极以形成转子磁场。转子磁场与定子的旋转磁场作用，使转子产生旋转运动。为了使转子的初始位置避开死点位置，定子磁芯齿部的外表面通常采用非对称结构，该种电机的齿槽转矩通常比较大，影响电机的平滑旋转，从而产生速度波动、振动和噪音等现象。

技术实现要素：

鉴于以上情况，本发明提供一种具有较小齿槽转矩的单相外转子无刷电机。

一种单相外转子无刷电机，其包括：定子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的绕组，所述定子磁芯包括轭部、由轭部沿径向向外延伸的若干个齿，每个齿包括齿身以及由齿身末端沿周向延伸形成的齿冠；以及转子，所述转子包括设于所述定子磁芯外围的转子轭部，以及设置于转子轭部内壁上的永久磁体；所述永久磁体为圆环状，所述永久磁体的内表面与所述齿冠的外表面相对，且所述永久磁体的内表面与所述齿冠的外表面之间形成均匀气隙以便所述转子能相对所述定子旋转，所述永久磁体通过正弦充磁在该均匀气隙中形成正弦形的磁密波形。

通过正弦充磁，电机的永久磁体上形成了若干磁极，并且定子绕组的反电动势的波形基本为正弦波形，从而有效地降低电机运行时的噪音和振动以及齿槽转矩。

附图说明

图1为本发明的一个实施方式中的电机的立体示意图。

图2为图1所示电机的剖视图。

图3为显示图1所示的电机的定子和转子的俯视图。

图4为图1所示的电机的定子磁芯的立体图。

图5为图1所示的电机的线架的立体图。

图6为图1所示的电机的线架组装在定子磁芯的立体图。

图7为本发明的另一个实施方式中的定子磁芯的俯视图。

图8为本发明的又一个实施方式中的定子磁芯的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参考图1-3，本发明一个实施例提供的永磁电机1包括定子10和围绕所述定子10的转子20。定子10包括由导磁材料制成的定子磁芯11、套设于定子磁芯11的线架13以及绕设在线架13上的绕组15。

一并参考图4，所述定子磁芯11包括位于中心的环形部110，即定子轭部，以及由环形部110沿径向向外延伸的多个齿，相邻齿之间形成绕线槽。每个齿包括齿身112以及由齿身112末端沿周向延伸形成的齿冠114，相邻两个齿冠114之间形成绕线槽的槽口115，优选地，各个槽口115在周向上的宽度一致，也即齿冠114沿周向均匀设置。优选地，每个齿关于电机的通过该齿齿身中心的半径对称。

所述槽口115的宽度d(通常指槽口115在周向上的最小宽度)大于0，小于等于所述气隙径向宽度g1的5倍。优选地，槽口115的宽度d大于等于所述气隙的径向宽度，小于等于所述气隙的径向宽度的3倍，即g1≤d≤3g1。

环形部110大致呈空心柱状，环形部110的中心沿轴向贯穿形成通孔111。如图1和2中所示，所述定子10还包括底座16以及形成在底座16上的轴管17。底座16大致呈圆盘形，轴管17由底座16中央部位垂直延伸而出，用于固定安装定子磁芯11于其上。具体地，该轴管17穿设在定子磁芯11的环形部110的通孔111内。轴管17内设置轴孔，用于可转动地安装转子20的转轴21。

齿身112自环形部110的外壁沿径向延伸而出，且多个齿身112在环形部110的周向上均匀分布。每个齿身112的径向末端设置一个齿冠114，优选地，齿冠114关于电机的通过齿身112中心的半径对称。齿冠114的外表面117，也即背离环形部110的表面，为弧面。优选地，所述齿冠114的外表面117位于同一圆柱面上，所述圆柱面的中心与转轴21的中心同心。齿冠114的内表面118，也即朝向环形部110的表面，大致为平面。

在一些实施例中，所述齿冠114与齿身112的连接拐角处设有切缝116。设置切缝116，可以使定子磁芯11的齿冠114在弯折成型时不会出现折皱。具体地，齿冠114位于齿身112两侧的两翼先处于沿径向向外张开的状态，如此可增加绕线槽及槽口115的宽度，从而方便绕组15绕线，绕线完成后，再通过工具将齿冠114的两翼绕切缝116向内弯折至最终位置。可以理解地，在有些情况下，也可以只在齿冠114位于齿身112单侧的翼与齿身112连接拐角处设切缝116。

如图5和6所示，所述线架13包括上线架131和下线架133，所述上线架131和下线架133分别从定子磁芯11的轴向两端罩设定子磁芯11。

所述上线架131和下线架133的形状与结构基本相同，依据装设的位置不同，上线架131和下线架133相向摆放。上线架131和下线架133均包括套设所述定子磁芯11环形部110的环部130、套设所述齿身112的罩部132以及抵持所述齿冠114的内表面118的阻挡部134。环部130大致为圆管状，围设在定子磁芯环形部110的外壁。环部130的轴向顶端设有呈环状的朝内延伸的端边136。端边136盖在环形部110的顶端面上。环部130的侧壁开设若干开口(未标示)，开口处形成所述罩部132，开口供齿身112通过，罩部132则罩设在齿身112的端面以及两个侧面，相应于齿身112的端面及侧面，罩部132也具有端面及侧面。齿身112的端面即齿身112的顶面和底面，齿身112的侧面即与径向方向平行的两个面。可以理解，上线架131的罩部132罩设在齿身112的顶面和两个侧面，下线架133的罩部135罩设在齿身112的底面和两个侧面。上线架131和下线架133基本上将齿身112的侧面和端面全覆盖，以绝缘定子磁芯11与绕组15。

阻挡部134由罩部132的径向末端沿周向翻折延伸而出，抵顶在相应的一个齿冠114的内表面118上。

进一步地，所述阻挡部134的轴向一端设有折边135，所述折边135至少部分的盖设所述齿冠114的轴向端部的端面。具体地，上线架131上的阻挡部134的轴向顶端设有所述折边137，上线架131上形成的折边135至少部分的盖设在相应齿冠114的轴向顶端面；下线架133上的阻挡部134的轴向底端设有所述折边135，下线架133上形成的折边137至少部分的盖设在相应齿冠114的轴向底端面。

如图1至图3所示，所述转子20包括穿设于所述环形部110的转轴21，与转轴21固定连接的转子轭部22，以及设置在转子轭部22内壁上的永久磁体24。本实施例中，所述永久磁体为一体的环形磁体。在本实施方式中，所述永久磁体24的内表面与所述齿冠114的外表面117相对，且所述永久磁体24的内表面与所述齿冠114的外表面117之间形成均匀气隙以便所述转子20能相对所述定子10旋转。

在本实施方式中，所述永久磁体24通过正弦充磁在该均匀气隙中形成正弦形的磁密波形。通过正弦充磁，在该永久磁体24上形成了若干磁极，并且定子绕组15的反电动势的波形基本为正弦波形，从而有效地降低电机运行时的噪音和振动以及齿槽转矩。此外，电机可以正向启动或反向启动，避免了通过径向充磁对永久磁体24时所带来的在死点时无法启动以及齿槽转矩比较大的问题。

所述转轴21可转动地设置在轴管17的轴孔内，例如通过轴承可转动地支撑在轴管17内。转子轭部22大致呈筒状，罩设在定子磁芯11上。转子轭部22具有与转轴21固定连接的端板221以及由端板221延伸而出的圆环形侧壁222。端板221与底座16相对，侧壁222轴向端与底座16之间具有一定间隙。端板221上设有若干窗口，以供外部气流进入对电机内部进行冷却。电机工作时，在永久磁极24和定子的磁场相互作用下，转子轭部22相对定子转动。

图7所示为本发明的另一实施例的电机的磁芯40。该磁芯40与上述实施例的磁芯11的区别在于：本实施例的磁芯40由若干个单个的齿段41相互连接而成。每一齿段41包括一轭部段410、自轭部段410沿径向向外延伸的齿身412，以及由齿身412的末端沿周向延伸的齿冠414。所述若干个齿段41沿圆周方向排列共同构成磁芯40。所述若干齿段41的轭部段410共同构成呈环形的一轭部。所述轭部段410可以通过凸凹配合形成连接。本实施例中，每一轭部段410的周向一侧形成一凸起415，并在周向另一侧形成一凹槽417，每一轭部段410的凸起415卡扣于相邻一轭部段410的凹槽417内，每一轭部段410的凹槽417收容相邻另一轭部段410的凸起415，从而将所有齿段41连接为一个整体。作为替代方案，所述轭部段410之间可以是平面接触并利用焊接的方式固定。由于磁芯40由单个的齿段41连接而成，可以预先完成绕线，再将齿段41连接为一体，因而可以利于减小齿冠414之间的槽口尺寸，且不影响绕线。

图8所示为本发明的另一实施例的电机的磁芯50。该磁芯40与第一实施例的磁芯11的区别在于：本实施例的磁芯40包括与轭部510一体成形的第一齿51和单独成型的第二齿52。所述第二齿52卡扣于所述轭部510上，且所述第一齿51与第二齿52在周向上交替排列。较佳地，所述第二齿52插设于所述轭部510上。所述轭部510上设有若干插设槽511，所述第二齿52的径向内端具有与所述插设槽511形状相匹配的插设部522。较佳地，所述插设槽511为燕尾槽。本实施例的磁芯50包括单个成型的第二齿52，第二齿52可以在完成绕线之后再插设于轭部510上，如此也可以便于减小齿冠之间的槽口尺寸，且不影响绕线工序。

以上所述，仅为本发明的较佳实施方式，并非是对本发明作任何形式上的限定。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。