[发明专利]无刷电机

说明书

技术领域

本发明的各实施方式涉及磁通量集中型的无刷电机，该无刷电机用在洗衣机中并且执行场减弱控制。

背景技术

对于在洗衣机中使用的电机而言，在两个不同的旋转阶段中需要稳定的输出功率。即，对于洗涤操作需要电机在低转速下的高扭矩，而对于脱水-甩干操作需要高转速下的低扭矩。为了在洗涤操作下实现高扭矩，使用产生强磁力的永久磁铁（例如钕磁铁）是有效的。但是，由于钕磁铁是昂贵的，所以为了降低制造成本，经常使用不太昂贵的铁氧体磁铁。作为使用铁氧体磁铁来实现高扭矩的电机，可以提及磁通量集中型电机，其具有以交替方式径向设置的磁铁（magnet）和磁性元件，并且将来自磁铁的磁通量会聚到定子上。在其中安装磁通量集中型电机的洗衣机的情况下，执行场减弱控制，以在脱水-甩干操作过程中实现高转速。

随着磁极的磁通量密度增加以实现高转速，电机易于经历铁损。另外，由于磁通量集中导致的磁力增强，可能产生噪声或振动。此外，由于产生磁通量以减弱磁铁的场的电流流入到定子的线圈中，所以在磁铁的靠近定子的区域中会出现退磁。结果，电机的效率会下降。

发明内容

因此，本发明的一个方面是提供一种无刷电机，该无刷电机可以利用电机的特性来有效地降低铁损。

本发明的另一方面是提供一种磁通量集中型的无刷电机，该无刷电机可以降低在高速旋转过程中产生的噪声。

本发明的再一个方面是提供一种磁通量集中型的无刷电机，在执行场减弱控制的同时，该无刷电机可以抑制电动势下降并增强对退磁的抵抗力。

本发明的额外方面将部分在随后的描述中阐述，并且部分从该描述中显而易见或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，无刷电机包括围绕旋转轴线可旋转的转子和设置在所述转子的内侧或外侧的定子。

所述定子包括设置有圆周表面的轭部、多个齿以及多个线圈，所述轭部具有环形横截面并且面对转子，所述多个齿中的每个齿从所述轭部的圆周表面向转子突出并且在其突出端部处设置有定子侧大宽度部分，所述定子侧大宽度部分具有突出而形成加宽的宽度的两个横向侧，所述多个线圈通过将导线穿过在所述多个齿中的相邻齿之间形成的狭槽而绕所述齿缠绕若干次而形成。

所述转子包括多个磁性元件和多个磁铁，所述多个磁性元件中的每一个设置有转子侧大宽度部分，所述转子侧大宽度部分在径向上设置在转子的圆周边缘处以面对定子，并且在其定子侧端部处设置有两个横向侧，所述两个横向侧突出以形成加宽的宽度，所述多个磁铁中的每一个设置在所述多个磁性元件中的相邻磁性元件之间，使得相同的磁极在圆周方向上彼此面对。所述定子侧大宽度部分和转子侧大宽度部分彼此面对，且在二者之间形成微小间隙。

所述电机在至少两种不同转速阶段被驱动特定时间，所述至少两种不同转速阶段包括低转速（LRR）阶段和高转速（HRR）阶段。场减弱控制是在HRR阶段执行的。

在沿着旋转轴线的方向观察的电机中，当转子的相对磁极的对数是P，连接面向微小间隙的转子侧大宽度部分的横截表面到旋转轴线的径向线的长度是R，定子侧大宽度部分的径向厚度是Lt，在将定子侧大宽度部分的两个圆周端部连接到旋转轴线上的两条径向线之间的中心角是τt，将转子侧大宽度部分的两个圆周端部连接到旋转轴线的两条径向线之间的中心角是τr，且将任两个相邻磁铁的中心连接到旋转轴线的两条径向线之间的中心角是τm时，电机被设定成使得τr≤2.85×τm-2.65×τt并且(Lt×P)/(π×R)≥τt/τm-0.6。

即，无刷电机是磁通量集中型电机，其在LRR和HRR阶段被驱动特定时间，并且在HRR阶段执行场减弱控制。齿从定子的轭部的圆周表面径向突出，且形成在齿的突出端部的定子侧大宽度部分和转子侧大宽度部分彼此面对，且在二者之间形成微小间隙。由此，磁铁被设置成满足如上所述的预定条件。

根据这种无刷电机，利用电机的特性可以有效地降低铁损。

另外，电机可以被设定成0.5≤τr/τm≤0.75。

由此，可以避免电动势的下降，并因此，可以降低铁损而不会导致扭矩很大的损失。

具体地说，当定子的狭槽的数量是S，S可以等于或大于24并且满足关系4/3×S≥2×P＞S。

在这种情况下，在LRR阶段可以实现稳定的电机性能。

例如，当S等于或大于24时，每个磁铁的剩余磁通量密度可以被设定在0.35T到0.5T的范围内。

在这种情况下，可以将不昂贵的铁氧体磁铁用作磁铁，并由此可以降低制造成本。