转子结构和单相永磁电机的制作方法

本发明涉及电机，具体而言，涉及一种转子结构和单相永磁电机。

背景技术：

1、随着永磁电机技术的飞速发展，永磁电机越来越受到人们的重视，与传统电励磁电机等其他电机相比，永磁电机具有出力密度高、效率高、维护方便、结构简单等优点。

2、其中，单相永磁电机为单相绕组，驱动主电路所需的开关器件较少，控制系统硬件成本低，具有体积小、重量轻，结构简单、便于大规模制造且制造成本低的特点，已广泛应用于风机、水泵、光盘驱动等对动态性能要求不高的小功率家用电器。

3、但是单相永磁电机内磁场为脉振磁场，电机的电磁转矩存在0点位置。如图1和图2所示，现有的转子铁芯1’一般采用偏心结构，该偏心结构为对称偏心结构，电机停靠位置(齿槽转矩为0的点)与电磁转矩为0的点是重合的，转子结构静止时，转子中心线仍会跟定子中心线重合，此时无论通入任何电流，电机都无法启动，因此存在起动死点的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种转子结构和单相永磁电机，能够在转子结构静止时使得转子中心线相对于定子中心线产生偏移，有效实现自起动。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种转子结构，包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯的外周包括阶梯弧，阶梯弧沿转子铁芯的周向依次设置，阶梯弧包括至少两个弧段，两个弧段之间形成阶梯结构。

3、进一步地，形成阶梯弧的各个弧段之间可以为半径相同圆心不同、半径不同圆心相同或半径不同圆心不同。

4、进一步地，沿着转子铁芯的转动方向，位于前侧的弧段与转子铁芯的外圆圆心之间的距离小于位于后侧的弧段与转子铁芯的外圆圆心之间的距离。

5、进一步地，阶梯弧包括第一弧段和第二弧段，第一弧段和第二弧段半径相同圆心不同，第一弧段和第二弧段的半径均为r1，第一弧段的圆心分布圆的直径为d1，第二弧段的圆心分布圆的直径为d2，d1＞d2。

6、进一步地，阶梯弧包括第一弧段和第二弧段，第一弧段和第二弧段半径不同圆心相同，第一弧段的半径为r1，第二弧段的半径为r2，r1＞r2，第一弧段和第二弧段的圆心分布圆的直径为d2。

7、进一步地，阶梯弧包括第一弧段和第二弧段，第一弧段和第二弧段半径不同圆心不同，第一弧段的半径为r1，第二弧段的半径为r2，r1＞r2，第一弧段的圆心分布圆的直径为d1，第二弧段的圆心分布圆的直径为d2，d1＞d2。

8、进一步地，第一弧段和第二弧段的圆心分布在以转子铁芯的外圆圆心为圆心的圆的同一径向上。

9、进一步地，阶梯弧包括至少三个弧段，至少三个弧段形成至少两个阶梯，沿着转子铁芯的同一周向，阶梯弧的阶梯高度递增或递减。

10、进一步地，阶梯弧的阶梯高度呈等差数列。

11、进一步地，永磁体以辐射状均布插设在转子铁芯内，永磁体切向充磁。

12、根据本发明的另一方面，提供了一种单相永磁电机，包括定子结构和转子结构，该转子结构为上述的转子结构，转子结构位于定子结构的内周侧，转子结构与定子结构之间形成气隙。

13、进一步地，定子结构包括定子铁芯，定子铁芯的定子齿的数量与永磁体的数量相同，且均为偶数。

14、进一步地，定子结构包括定子铁芯，转子结构还包括转子轴，定子铁芯的轴向长度为l1，永磁体的轴向长度为l2，转子铁芯的轴向长度为l3，1.5*l1≥l3≥l1，1.5*l3≥l2≥l3。

15、进一步地，1.5*l1≥l3＞l1，1.5*l3≥l2＞l3。

16、应用本发明的技术方案，转子结构包括转子铁芯和永磁体，转子铁芯的外周包括阶梯弧，阶梯弧沿转子铁芯的周向依次设置，阶梯弧包括至少两个弧段，两个弧段之间形成阶梯结构。该转子结构的外周采用阶梯弧，能够利用阶梯弧的结构特性使得转子结构的一个极下的外圆面的弧形结构形成非对称结构，利用该非对称结构使得转子结构的凸极不对称，气隙不均匀，可以在不改变定子铁芯极靴形状的前提下，使得齿槽转矩为0的点与电磁转矩为0的点产生偏移，能够在无电状态下转子结构静止时，使得转子中心线相对于定子中心线产生偏移，在通电后可以有效实现自起动。

技术特征：

1.一种转子结构，其特征在于，包括转子铁芯(1)和永磁体(3)，所述转子铁芯(1)的外周包括阶梯弧(2)，所述阶梯弧(2)沿所述转子铁芯(1)的周向依次设置，所述阶梯弧(2)包括至少两个弧段，两个弧段之间形成阶梯结构。

2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，形成所述阶梯弧(2)的各个弧段之间可以为半径相同圆心不同、半径不同圆心相同或半径不同圆心不同。

3.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，沿着所述转子铁芯(1)的转动方向，位于前侧的所述弧段与所述转子铁芯(1)的外圆圆心之间的距离小于位于后侧的所述弧段与所述转子铁芯(1)的外圆圆心之间的距离。

4.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述阶梯弧(2)包括第一弧段(4)和第二弧段(5)，所述第一弧段(4)和所述第二弧段(5)半径相同圆心不同，所述第一弧段(4)和所述第二弧段(5)的半径均为r1，所述第一弧段(4)的圆心分布圆的直径为d1，所述第二弧段(5)的圆心分布圆的直径为d2，d1＞d2。

5.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述阶梯弧(2)包括第一弧段(4)和第二弧段(5)，所述第一弧段(4)和所述第二弧段(5)半径不同圆心相同，所述第一弧段(4)的半径为r1，所述第二弧段(5)的半径为r2，r1＞r2，所述第一弧段(4)和所述第二弧段(5)的圆心分布圆的直径为d2。

6.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述阶梯弧(2)包括第一弧段(4)和第二弧段(5)，所述第一弧段(4)和所述第二弧段(5)半径不同圆心不同，所述第一弧段(4)的半径为r1，所述第二弧段(5)的半径为r2，r1＞r2，所述第一弧段(4)的圆心分布圆的直径为d1，所述第二弧段(5)的圆心分布圆的直径为d2，d1＞d2。

7.根据权利要求4或6所述的转子结构，其特征在于，所述第一弧段(4)和所述第二弧段(5)的圆心分布在以所述转子铁芯(1)的外圆圆心为圆心的圆的同一径向上。

8.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述阶梯弧(2)包括至少三个所述弧段，所述至少三个弧段形成至少两个阶梯，沿着所述转子铁芯(1)的同一周向，所述阶梯弧(2)的阶梯高度递增或递减。

9.根据权利要求8所述的转子结构，其特征在于，所述阶梯弧(2)的阶梯高度呈等差数列。

10.根据权利要求1至6、8、9中任一项所述的转子结构，其特征在于，所述永磁体(3)以辐射状均布插设在所述转子铁芯(1)内，所述永磁体(3)切向充磁。

11.一种单相永磁电机，包括定子结构和转子结构，其特征在于，所述转子结构为权利要求1至10中任一项所述的转子结构，所述转子结构位于所述定子结构的内周侧，所述转子结构与所述定子结构之间形成气隙。

12.根据权利要求11所述的单相永磁电机，其特征在于，所述定子结构包括定子铁芯(8)，所述定子铁芯(8)的定子齿(9)的数量与所述永磁体(3)的数量相同，且均为偶数。

13.根据权利要求11所述的单相永磁电机，其特征在于，所述定子结构包括定子铁芯(8)，所述转子结构还包括转子轴(7)，所述定子铁芯(8)的轴向长度为l1，所述永磁体(3)的轴向长度为l2，所述转子铁芯(1)的轴向长度为l3，1.5*l1≥l3≥l1，1.5*l3≥l2≥l3。

14.根据权利要求13所述的单相永磁电机，其特征在于，1.5*l1≥l3＞l1，1.5*l3≥l2＞l3。

技术总结
本发明提供了一种转子结构和单相永磁电机。该转子结构包括转子铁芯(1)和永磁体(3)，转子铁芯(1)的外周包括阶梯弧(2)，阶梯弧(2)沿转子铁芯(1)的周向依次设置，阶梯弧(2)包括至少两个弧段，两个弧段之间形成阶梯结构。根据本发明的转子结构，能够在转子结构静止时使得转子中心线相对于定子中心线产生偏移，有效实现自起动。

技术研发人员：蔡易霖,肖胜宇,陈晓森,顾西平,吴昊,张家旺
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17