帶輔助齒和輔助繞組的單相永磁無刷直流電動機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動機(jī)，具體涉及一種帶輔助齒和輔助繞組的單相永磁無刷直流電動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]單相永磁無刷直流電動機(jī)在半個換相周期內(nèi)，當(dāng)定子磁動勢與轉(zhuǎn)子磁通之間的相位夾角為O和180度時，電磁轉(zhuǎn)矩為O。這兩個位置為“死點”，此時開始通電，電機(jī)不能順利啟動，由于單繞組電流為脈沖波形，電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動大，電機(jī)表現(xiàn)為振動大和噪音高。
[0003]為此，采用如圖1至圖4所示的四種不對稱氣隙結(jié)構(gòu)，取得不對稱磁阻轉(zhuǎn)矩，它與永磁轉(zhuǎn)矩合成產(chǎn)生定向轉(zhuǎn)矩，在死點附近的總合成轉(zhuǎn)矩為正轉(zhuǎn)矩，避開“死點”。要正常啟動，人為給定瞬間大電流，表現(xiàn)出啟動振動瞬間很大，無法根據(jù)負(fù)載大小平滑順利啟動，同時由于氣隙磁場差異大，在一個極距內(nèi)，磁阻轉(zhuǎn)矩波形可能出現(xiàn)一個正峰和一個負(fù)峰，氣隙磁場小的相當(dāng)于一個寬的開口槽，增加了一個小的負(fù)峰，那樣表現(xiàn)出高的轉(zhuǎn)矩波動，使電機(jī)運行振動大，同時電機(jī)功率密度小，電機(jī)功率小，效率不太高。但單相無刷直流電動機(jī)由于電機(jī)槽數(shù)和極數(shù)相等，繞組由正反連繞，出線只有一進(jìn)一出，工藝簡單，成本低，結(jié)合由一相廉價驅(qū)動電路構(gòu)成，使電機(jī)總體成本最低。
[0004]隨著能源的緊張，“低成本，低振動，低噪音，高效率”成為電機(jī)行業(yè)研究的方向，單相永磁無刷直流電動機(jī)做為首選研究，解決平滑無振動順利啟動、減少齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動、降低電機(jī)整個運行過程振動和噪音、提高功率密度、減少漏磁和提高效率成為解決的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶輔助齒和輔助繞組的單相永磁無刷直流電動機(jī)，它可以實現(xiàn)電機(jī)平滑無振動順利啟動，降低電機(jī)振動和噪音。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明帶輔助齒和輔助繞組的單相永磁無刷直流電動機(jī)的技術(shù)解決方案為:
包括定子和永磁體轉(zhuǎn)子21 ;永磁體轉(zhuǎn)子極數(shù)為2P ;定子的齒槽數(shù)為Z ;定子具有多個沿周向均布的定子主極齒15和定子輔助極齒16，定子主極齒15與定子輔助極齒16間隔設(shè)置；定子主極齒15和定子輔助極齒16的總齒槽數(shù)Z為電機(jī)永磁體轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍；定子主極齒15的寬度是定子輔助極齒16的寬度的1.55?2倍；定子主極齒15和定子輔助極齒16的靠氣隙齒極寬度LI大于定子軛部處齒極寬度L3 ;定子主極齒15的根部形成主齒弧面19 ;定子輔助極齒16的根部形成輔助齒弧面110 ;定子主極齒15的主齒弧面19與定子輔助極齒16的輔助齒弧面110之間形成槽口 111 ;槽口 111的中心線為定子輔助極齒16的中心線偏移一角度；定子主極齒15上設(shè)置有主極繞組17，定子輔助極齒16上設(shè)置有輔助極繞組18 ;輔助極繞組18的匝數(shù)為主極繞組17的匝數(shù)的5?6% ;每極的主極繞組17和輔助極繞組18采用相同電流方向并聯(lián)繞制；定子主極齒15的主齒弧面19和定子輔助極齒16的輔助齒弧面110與永磁體轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)方向所產(chǎn)生的氣隙為均勻氣隙。
[0007]所述定子主極齒15和定子輔助極齒16的靠氣隙齒極寬度與定子軛部處齒極寬度的比值為I?1.2。
[0008]所述槽口 111的中心線為定子輔助極齒16的中心線偏移角度360/4Z。
[0009]本發(fā)明可以達(dá)到的技術(shù)效果是:
本發(fā)明通電后定子電流產(chǎn)生的磁動勢F有壓差，消除“死點”，啟動瞬間磁動勢壓差隨可控的定子電流大小而變化，啟動瞬間磁動勢壓差可以控制，電機(jī)會平滑無振動順利啟動。
[0010]本發(fā)明的定子主極齒的主齒弧面和定子輔助極齒的輔助齒弧面與永磁體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向所產(chǎn)生的氣隙為均勻氣隙，永磁體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定子繞組會產(chǎn)生平滑正弦波反電動勢波形，電機(jī)運行電流易形成正弦波，合成轉(zhuǎn)矩脈動變小，降低電機(jī)振動和噪音，由于均勻氣隙，漏磁磁場減少，電機(jī)效率提高。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)單相無刷直流電機(jī)槽數(shù)和極數(shù)相等，而本發(fā)明增加了定子齒槽數(shù)。同時，本發(fā)明增加了定子輔助極齒，總極齒槽數(shù)為永磁體轉(zhuǎn)子極數(shù)的2倍，能夠減少電機(jī)磁槽轉(zhuǎn)矩；同時定子輔助極齒和輔助極繞組產(chǎn)生的氣隙磁場對電機(jī)定子主極齒和主極繞組產(chǎn)生的脈沖磁場有制約和補(bǔ)償作用，減少電機(jī)磁槽轉(zhuǎn)矩，降低電機(jī)振動和提高電機(jī)效率。
[0012]本發(fā)明的輔助極齒上的輔助繞組具有放電作用，每極的定子主極繞組和輔助極繞組采用相同電流方向并聯(lián)繞線，電機(jī)換相瞬時，輸入電流斷開，定子主極齒上繞組存在上次通電遺留下的電荷與輔助極齒上繞組存在上次通電遺留下的電荷相反，互相抵消，消除換相瞬時繞組上遺留的電荷，對定子主極齒上繞組放電，也就是輔助極繞組對單相永磁無刷直流電機(jī)定子主極繞組具有瞬態(tài)放電作用，減少電機(jī)電磁噪音，降低電機(jī)噪音。
[0013]本發(fā)明的定子主極齒的寬度是定子輔助極齒的寬度的1.55?2倍，使電機(jī)容易形成磁動勢壓差F，電機(jī)平滑無振動順利啟動。定子主極齒的寬度大，電機(jī)主運行齒部磁密小，電機(jī)運行效率高和運行平穩(wěn)。
[0014]本發(fā)明的定子主極齒和定子輔助極齒的靠氣隙齒極寬度大于定子軛部處齒極寬度，且靠氣隙齒極寬度與定子軛部處齒極寬度的比值為I?1.2，該結(jié)構(gòu)可以減少位移電流和氣隙磁密波動小，減少電機(jī)脈動，使電機(jī)運行更平穩(wěn)。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
圖1是現(xiàn)有技術(shù)具有漸變氣隙的單相永磁無刷直流電動機(jī)的示意圖；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)具有階梯氣隙的單相永磁無刷直流電動機(jī)的示意圖；
圖3是現(xiàn)有技術(shù)具有不對稱齒氣隙的單相永磁無刷直流電動機(jī)的示意圖，其中Rl >
R2 ；
圖4是現(xiàn)有技術(shù)具有附加凹槽氣隙的單相永磁無刷直流電動機(jī)的示意圖；
圖5是本發(fā)明帶輔助齒和輔助繞組的單相永磁無刷直流電動機(jī)的示意圖；
圖6是本發(fā)明的定子主極齒的主齒弧面和定子輔助極齒的輔助齒弧面與永磁體轉(zhuǎn)子的外弧面為均勻氣隙的示意圖；
圖7是本發(fā)明的輔助極齒上的輔助繞組放電的示意圖；
圖8是本發(fā)明的齒形的局部放大示意圖； 圖9是本發(fā)明的局部放大示意圖。
[0016]圖中附圖標(biāo)記說明:
I為定子，2為永磁體轉(zhuǎn)子，
3為定子繞組，
15為定子主極齒，16為定子輔助極齒，
17為主極繞組，18為輔助極繞組，
19為主齒弧面，21為永磁體轉(zhuǎn)子，
110為輔助齒弧面，111為槽口。
【具體實施方式】
[0017]如圖6至圖8所示，本發(fā)明帶輔助齒和輔助繞組的單相永磁無刷直流電動機(jī)，包括定子和永磁體轉(zhuǎn)子21 ;永磁體轉(zhuǎn)子極數(shù)為2P ;定子的齒槽數(shù)為Z ;