[发明专利]一种使用“U”字形铁芯的微型永磁同步电动机和排水泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用“U”字形铁芯的微型永磁同步电动机和排水泵，尤其涉及该电动机的磁路结构，在国际专利分类表中，分类可属于H02K21/12和F04D13/06。

背景技术

使用“U”字形（也称“U形”、“U型”或“音叉形”）铁芯的微型永磁同步电动机属凸极电动机，结构简单，尤其是装配效率和铁芯冲片利用率很高。其现有技术见如下资料：

机械工业出版社2009年版《小功率永磁电机原理、设计及应用》；

中国电力出版社2007年版《永磁电机》；

哈尔滨工业大学付敏2005年博士学位论文《U型铁芯单相自起动永磁同步电机的机理与特性分析》；

青岛大学蔺江磊2009年硕士学位论文《单相自起动永磁同步电机电磁分析》；

公开号为CN101854105A的发明专利申请公布说明书。

从以上资料可知，该电动机定、转子间若为电机常用的均匀气隙即不能自启动，因而传统设计为阶梯气隙等，在非通电和无显著转动阻滞时，永磁转子的磁极轴线即向气隙小即磁阻小的方向自然偏转而离开定子励磁磁场轴线一角度，称为启动角。通电后，定子的励磁磁场对转子磁场该启动角的校直作用，对转子产生启动转矩。然而，非均匀气隙提供启动转矩的同时，也降低了运行效果，主要是气隙的增大段磁阻增加，且非均匀气隙必然伴生运行转矩波动，因此增加振动和噪声。

现有技术该电动机驱动的排水泵，可见于本申请人公开号为CN202954990U、CN202954989U、CN202602396U、CN202550703U、CN102182711A、CN102223011A和CN102094832A的中国专利申请。该排水泵广泛用于洗衣机和洗碗机等家用电器，其性能的提高也有待所述电动机的问题的改善。

有关术语可见中国标准出版社1992年版《电工电子标准术语词典》或上述资料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种使用“U”字形铁芯的微型永磁同步电动机，其磁路气隙结构可以使该电动机和该电动机驱动的排水泵相比现有技术有较佳的启动性能和运行效果，

本发明解决技术问题第1技术方案是：一种使用“U”字形铁芯的微型永磁同步电动机，包括：

——永磁转子，为径向两极充磁的圆柱形；

——定子，包括“U”字形的定子铁芯和该铁芯所穿越的定子绕组；

——所述定子铁芯包括纯“U”字形的极身和磁轭部分及该“U”字形二臂上部成形的极面靠往所述永磁转子圆柱面左侧的左极靴和极面靠往所述永磁转子圆柱面右侧的右极靴，其特征在于，至少一个极靴的二极尖所在平面与所述“U”字形的对称轴相交。

该电动机的磁路中，定子励磁磁密通常大于转子的永磁磁密且在极靴往极尖处容易发生磁饱和，极靴的形状对转子的静止位置影响大而对定子励磁磁场轴线影响小，在均匀气隙、非通电和无显著转动阻滞的情况下，转子永磁极将自然地对正极靴的极面，即其磁极轴线与极靴二极尖所在平面垂直。因此，设计极靴二极尖所在平面与所述“U”字形的对称轴相交，即使得转子永磁极的轴线与定子磁场轴线相交，形成启动角。本设计巧妙利用上述特点，即使不使用非均匀气隙，也能实现自启动，但消除了非均匀气隙的磁阻增大和转矩波动问题。

其进一步设计为，所述左极靴的上极尖位于所述对称轴的右侧，下极尖位于所述对称轴的左侧；所述右极靴的上极尖位于所述对称轴的右侧，下极尖位于所述对称轴的左侧。

以传统的“U”字形定子铁芯为基础所实施的上述设计是：所述“U”字形的定子铁芯左臂上部的内侧面内凹形成靠往所述永磁转子圆柱面左侧的弧面，该弧面的下沿为所述左极靴的下极尖，该弧面的上沿导磁连接伸向右极靴的上极尖；所述“U”字形的定子铁芯右臂上部的内侧面内凹形成靠往所述永磁转子圆柱面右侧的弧面，该弧面的上沿为所述右极靴的上极尖，该弧面的下沿导磁连接伸向右极靴的下极尖。极尖的延长大幅度增加极面的极弧宽度b_s，将按比例降低转子永磁穿越空气隙的磁密和按正弦关系增大定子绕组的基波绕组因数k_wl，因而显著提高电动机的性价比，弥补了传统的“U”字形铁芯极面极弧宽度受叠片开料形状限制的不足。