一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机论文和设计-钱志存

全文摘要

本申请公开了一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机，吊扇用均匀气隙单相无刷电机通过设置定子，定子包括铁芯以及绕卷在铁芯上的绕组，铁芯包括：定子轭部以及围绕定子轭部周向并沿定子轭部的径向延伸设置的多个齿条，相邻的两个齿条之间形成一齿槽，每个齿条远离定子轭部的一端沿周向延伸形成齿部，其中，所有的齿部的内表面的相同一侧开设有一个辅助凹槽；转子，围绕定子可转动地设置在上端盖中，转子包括周向设置在上端盖内表面上的多对永磁体以及可转动地穿设于上端盖和下端盖中的转动轴组件；其中，辅助凹槽可降低转子转动过程中的启动转矩，减少无刷电机工作过程中的振动，从而降低无刷电机工作时的噪声。

主设计要求

1.一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其特征在于，包括：上端盖和下端盖，上、下端盖相对设置；定子，设置在所述下端盖中，所述定子包括铁芯以及绕卷在所述铁芯上的绕组，所述铁芯包括：定子轭部以及围绕定子轭部周向并沿定子轭部的径向延伸设置的多个齿条，相邻的两个所述齿条之间形成一齿槽，每个所述齿条远离所述定子轭部的一端沿周向延伸形成齿部，其中，所有的所述齿部的内表面的相同一侧开设有一个辅助凹槽；转子，围绕所述定子可转动地设置在所述上端盖中，所述转子包括周向设置在所述上端盖内表面上的多对永磁体以及可转动地穿设于所述上端盖和所述下端盖中的转动轴组件；其中，所述辅助凹槽可降低所述转子转动过程中的启动转矩，减少所述无刷电机工作过程中的振动，从而降低所述无刷电机工作时的噪声。

设计方案

1.一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其特征在于，包括：

上端盖和下端盖，上、下端盖相对设置；

定子，设置在所述下端盖中，所述定子包括铁芯以及绕卷在所述铁芯上的绕组，所述铁芯包括：定子轭部以及围绕定子轭部周向并沿定子轭部的径向延伸设置的多个齿条，相邻的两个所述齿条之间形成一齿槽，每个所述齿条远离所述定子轭部的一端沿周向延伸形成齿部，其中，所有的所述齿部的内表面的相同一侧开设有一个辅助凹槽；

转子，围绕所述定子可转动地设置在所述上端盖中，所述转子包括周向设置在所述上端盖内表面上的多对永磁体以及可转动地穿设于所述上端盖和所述下端盖中的转动轴组件；

其中，所述辅助凹槽可降低所述转子转动过程中的启动转矩，减少所述无刷电机工作过程中的振动，从而降低所述无刷电机工作时的噪声。

2.根据权利要求1所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其特征在于，所述定子的齿槽数目为12槽，所述永磁体的对数为4、5、7或8对。

3.根据权利要求2所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其特征在于，所述辅助凹槽的槽口宽度大致为3mm。

4.根据权利要求3所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其特征在于，所述辅助凹槽的槽底与所述齿部外表面之间的距离至少为1mm。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其特征在于，所述辅助凹槽为圆弧形辅助凹槽。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其特征在于，所述辅助凹槽为矩形辅助凹槽。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其特征在于，所述辅助凹槽为锯齿形辅助凹槽。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于电机制造技术领域，尤其涉及一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机。

背景技术

永磁同步电机具有转矩惯量比大、转速控制精确等优点，愈来愈广泛地应用于电动汽车、数控机床，伺服电机等行业，目前，永磁同步电机分为气隙均匀的同步电机和气隙不均匀的同步电机，气隙均匀的同步电机由于磁场波形较为均匀，运行时振动较小、运行噪音低，但是气隙均匀的同步电机的定位转矩较大，定位转矩是永磁电机固有的一种现象，定位转矩较大容易引起电机输出的转矩不平稳，影响电机的性能，容易导致振动和噪声，不均匀气隙的同步电机定位转矩较小但是由于气隙不均匀，磁场波形容易发生畸变，引起电机运转过程中产生振动和噪声，严重时容易导致温度升高，损坏电机轴承，当电机安装在吊扇上，就会容易导致吊扇产生噪声，影响用户的体验。

实用新型内容

(一)实用新型目的

为了克服以上不足，本实用新型的目的在于提供一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机，以解决现有的电机由于齿槽转矩过大，导致电机在转动过程中容易发生振动产生大量噪声以及电机输出的转矩不平稳，影响电机性能的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机，其包括：

上端盖和下端盖，上、下端盖相对设置；

定子，设置在下端盖中，定子包括铁芯以及绕卷在铁芯上的绕组，铁芯包括：定子轭部以及围绕定子轭部周向并沿定子轭部的径向延伸设置的多个齿条，相邻的两个齿条之间形成一齿槽，每个齿条远离定子轭部的一端沿周向延伸形成齿部，其中，所有的齿部的内表面的相同一侧开设有一个辅助凹槽；

转子，围绕定子可转动地设置在上端盖中，转子包括周向设置在上端盖内表面上的多对永磁体以及可转动地穿设于上端盖和下端盖中的转动轴组件；

其中，辅助凹槽可降低转子转动过程中的启动转矩，减少无刷电机工作过程中的振动，从而降低无刷电机工作时的噪声。

进一度地，定子的齿槽数目为12槽，永磁体的对数为4、5、7或8对。

进一度地，辅助凹槽的槽口宽度大致为3mm。

进一度地，辅助凹槽的槽底与齿部外表面之间的距离至少为1mm。

进一度地，辅助凹槽为圆弧形辅助凹槽。

进一度地，辅助凹槽为矩形辅助凹槽。

进一度地，辅助凹槽为锯齿形辅助凹槽。

借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：吊扇用均匀气隙单相无刷电机通过设置定子，定子包括铁芯以及绕卷在铁芯上的绕组，铁芯包括：定子轭部以及围绕定子轭部周向并沿定子轭部的径向延伸设置的多个齿条，相邻的两个齿条之间形成一齿槽，每个齿条远离定子轭部的一端沿周向延伸形成齿部，其中，所有的齿部的内表面的相同一侧开设有一个辅助凹槽；转子，围绕定子可转动地设置在上端盖中，转子包括周向设置在上端盖内表面上的多对永磁体以及可转动地穿设于上端盖和下端盖中的转动轴组件；其中，辅助凹槽可降低转子转动过程中的启动转矩，减少无刷电机工作过程中的振动，从而降低无刷电机工作时的噪声。

附图说明

图1是本发明的吊扇用均匀气隙单相无刷电机第一实施例的定子的结构示意图；

图2是图1中的A部分的放大图；

图3是本发明的吊扇用均匀气隙单相无刷电机第二实施例的定子的结构示意图；

图4是图3中的B部分的放大图；

图5是本发明的吊扇用均匀气隙单相无刷电机第三实施例的定子的结构示意图；

图6是图5中的C部分的放大图；

图7是本发明的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的爆炸图；

图8是本发明的吊扇用均匀气隙单相无刷电机的定子齿部放大图；

图9是本发明的吊扇用均匀气隙单相无刷电机通过有限元分析所得的定位转矩的示意图；

图10是现有的气隙均匀的单相无刷电机通过有限元分析所得的定位转矩的示意图；

图11a是本发明的吊扇用均匀气隙单相无刷电机噪声分析图；

图11b是现有的气隙不均匀的单相无刷电机噪声分析图；

附图标记：

1：定子；2：铁芯；201：齿部；202：辅助凹槽；203：齿条；204：定子轭部；205：齿槽；3：上端盖；4：轴承；5：转动轴；6：上骨架；7：绕组；8：固定件；9：下骨架；10：永磁体等分固定块；11：永磁体；12：下端盖。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

永磁同步电机具有转矩惯量比大、转速控制精确等优点，愈来愈广泛地应用于电动汽车、数控机床，伺服电机等行业，目前，永磁同步电机分为气隙均匀的同步电机和气隙不均匀的同步电机，气隙均匀的同步电机由于磁场波形较为均匀，运行时振动较小、运行噪音低，但是气隙均匀的同步电机的定位转矩较大，定位转矩是永磁电机固有的一种现象，定位转矩较大容易引起电机输出的转矩不平稳，影响电机的性能，容易导致振动和噪声，不均匀气隙的同步电机定位转矩较小但是由于气隙不均匀，磁场波形容易发生畸变，引起电机运转过程中产生振动和噪声，严重时容易导致温度升高，损坏电机轴承4，当电机安装在吊扇上，就会容易导致吊扇产生噪声，影响用户的体验。

针对现有的电机存在的问题，本实用新型提供的一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机，具体请参阅图1-图11b，其包括：

上端盖3和下端盖12，上、下端盖12相对设置；

定子1，设置在下端盖12中，定子1包括铁芯2以及绕卷在铁芯2上的绕组7，铁芯2包括：定子轭部204以及围绕定子轭部204周向并沿定子轭部204的径向延伸设置的多个齿条203，相邻的两个齿条203之间形成一齿槽205，每个齿条203远离定子轭部204的一端沿周向延伸形成齿部201，其中，所有的齿部201的内表面的相同一侧开设有一个辅助凹槽202；

转子，围绕定子1可转动地设置在上端盖3中，转子包括周向设置在上端盖3内表面上的多对永磁体以及可转动地穿设于上端盖3和下端盖12中的转动轴5组件，多个永磁体11之间设置有永磁体等分固定块10并且永磁体11与齿部201的外表面相对设置；

其中，辅助凹槽202可降低转子转动过程中的启动转矩，减少无刷电机工作过程中的振动，从而降低无刷电机工作时的噪声。

本申请通过在多个齿条203的齿部201内表面的相同一侧进行齿部201 减料，使该位置形成一辅助凹槽202，设置该辅助凹槽202后，同一齿部201 的被减料位置即辅助凹槽202的位置相比于未减料位置的厚度更薄，磁力线更容易通过辅助凹槽202的位置，使得该位置的磁通量更容易达到饱和，当辅助凹槽202的位置的磁通量达到饱和后，磁力线分布就会发生整体偏移，根据安培定律分析可知，定子1会施加给转子一个带动转子转动的切向分力，使得本申请电机的定位转矩更小，并且，由于本申请所有齿部201的上表面的气隙是均匀的，相比于气隙不均匀气隙的电机的磁场波形，本申请的均匀气隙的电机的磁场波形会更加平稳，磁场波形也不容易发生畸变，使得电机的运转更加平稳。

如图7所示，具体的，转动轴5组件包括转动轴5和轴承4，转动轴5 通过轴承4固定在上端盖3和下端盖12中，铁芯2通过上骨架6、下骨架9 和穿设与上骨架6和下骨架9之间的固定件8固定到转动轴5上，当定子1 通电时，转子受到定子1的磁场力带动转动轴5同步转动。

请参阅图1-图6，本申请对齿部201进行减料并形成辅助凹槽202时，辅助凹槽202可以为多种形状，例如，第一实施例，辅助凹槽202可以是矩形辅助凹槽202，如图1和图2所示，或者第二实施例，辅助凹槽202为弧形辅助凹槽202，如图3和图4所示，或者第三实施例，辅助凹槽202为锯齿形辅助凹槽202，如图5和图6所示。本申请度辅助凹槽202的形状不作限定，只需保证被减料位置即辅助凹槽202的磁通量满足饱和的条件以及定子1通电后施加给转子的启动转矩大于定子1的定位转矩即可。优选的，本申请将辅助凹槽202设置成弧形辅助凹槽202，将辅助凹槽202设置成弧形结构可保证齿部201的结构强度。

优选的，本申请将定子1的槽数为12槽，将转子的永磁体11的极对数为4、5、7或8对，上述极槽配合的电机都是集中绕组7电机，绕组7直接绕在单独的定子1齿上，便于生产加工。在电机运转过程中，由于电机铁芯 2的损耗与电机转速成正比，为了降低电机的总损耗，当电机转速较高时 (10000-20000r\/min)，选用小的永磁体对数，选用永磁体11的极对数为4、 5，当电机转速较低时(低于10000r\/min)，为了提高电机的气隙磁密，使得电机的单位电流输出转矩更大，选用大的永磁体对数，选用永磁体11的极对数为7、8。

请参阅图8，优选的，辅助凹槽的槽口宽度d2大致为3mm并且辅助凹槽 202202的槽底与齿部201201外表面之间的距离d1至少为1mm，这样可保证被减料的齿部201201结构强度，避免齿部201由于厚度较薄导致结构强度降低而容易损坏。

请参阅图9和图10，图9和图10的横坐标为时间，纵坐标为定位转矩，其中，图9为本申请的气隙均匀的齿部201减料的电机通过有限元分析所得出的定位转矩的示意图，从图可知，本申请的电机的定位转矩的峰峰值为 1.322mN.m，图10为现有的气隙均匀的电机通过有限元分析所得出的定位转矩的示意图，从图可知，现有电机的定位转矩的峰峰值为9.796mN.m，通过两电机的峰峰值对比可知，本申请的气隙均匀的齿部201减料的电机相对于现有的电机的定位转矩降低了约降低了一个数量级。

请参阅图11a和图11b，图11a和图11b横坐标为时间，纵坐标为定位转矩为噪声分贝值，其中，图11a是通过噪声测试设备所测出的本申请的气隙均匀的齿部201减料的电机的噪声分析图，图11b是通过噪声测试设备所测出的气隙不均匀的电机的噪声分析图，从两图分析可知，本申请的电机的噪声平均值为50分贝，小于现有的电机的噪声平均值的55分贝。

以下为开设辅助凹槽202的具体步骤：

S1:对定子1的所有齿部201内表面的同一侧进行减料，使之向内凹陷形成一辅助凹槽202；

S2:通过有限元软件判断辅助凹槽202处的磁通量是否饱和；

S3:若是，在定子1未通电状态下，获取与定子1转动配合的转子的定位转矩；

S4：获取转子的定位角，定位角即是定子1在自由转动停止后该定子1 任意的一齿部201的中心线与该齿部201对应的永磁体11的中心线之间的夹角；

S5：根据获取到的定位角通过有限元软件计算定子1在通入电流后的转子的启动转矩；

S6：判断启动转矩是否大于定位转矩，若是，将该辅助凹槽202设定为标准辅助凹槽202，若否，返回步骤S1对齿部201继续进行减料，直到减料后的转子的启动转矩大于定位转矩。

上述定子1被减料后需要满足两个条件，第一：辅助凹槽202的位置磁通量需要达到饱和，第二：定子1施加给转子的启动转矩需大于转子的定位转矩。辅助凹槽202的位置磁通量饱和目的是使磁力线分布发生整体偏移，定子1可施加给转子一个切向分力，转子的启动转矩需大于定位转矩的目的是保证定子1施加给转子的作用力能带动转子转动。

本申请的电机主要运用在吊扇领域，由于本设置电机的定子1的外表面是均匀气隙，辅助凹槽202，辅助凹槽202可以降低电机的使得本申请的电机具备低噪声和

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

设计图

一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机论文和设计

一种吊扇用均匀气隙单相无刷电机论文和设计-钱志存

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢