[发明专利]一种单相自起动永磁同步电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种单相自起动永磁同步电动机，尤其涉及其转子结构，在国际专利分类表中，分类可属于H02P25/00。

背景技术

现有技术单相自起动永磁同步电动机运转时存在瞬时转速波动并导致振动噪声。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种单相自起动永磁同步电动机，可以有较低振动噪声，成本较低。

本发明解决技术问题的技术方案是一种单相自起动永磁同步电动机，包括：同样极数的定子和永磁转子；所述定子与转子间气隙的宽度于每一极下沿设定的圆周方向收窄，因而在自由状态下，转子各极轴线以最靠近的定子一极的轴线为参照，沿设定的圆周方向偏转一锐角角度；其特征在于：所述永磁转子的圆柱面紧固于软磁合金制成的圆筒内。

该转子除由于圆筒的质量增加对转子的瞬时转速波动形成惯性阻尼外，更重要的是，按照楞次定律，该圆筒既由软磁合金制成，其良好导电性即可对永磁转子的瞬时转速波动产生电磁阻尼，因而削弱转速脉动导致的振动噪声；其良好导磁性使其占据的位置让工作磁通低损失通过，因而使电动机的效率得以保持，无需增加电磁材料成本。

上述技术方案的进一步设计之一是：所述软磁合金为电工纯铁。电工纯铁具有优秀的磁导率和便于机械切削或压力加工的性能，其适中的电导率，在产生足够的电磁阻尼的基础上，可提高转子电路功率因数而产生较大的异步转矩，改善启动性能。

上述技术方案的进一步设计之二是：所述软磁合金为铁素体不锈钢。其电磁性能比不上电工纯铁，但无需防腐蚀。

本发明的技术方案和效果将在具体实施方式中结合附图作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明实施例电动机电磁基本结构示意图；

图2是本发明实施例电动机转子结构示意图。

具体实施方式

现有技术如CNCN201510649087.X说明书所述单相自起动永磁同步电动机电磁基本结构如图1所示，其包括：

——转子200，是其截面以二条相互垂直的对称轴400分隔为4个对称的90°的扇形并各径向充磁为N、S、N、S的4极永磁转子；

——定子100由具有4个凸极的圆形铁芯101和绕组12组成；绕组12是在4个凸极各绕一具有绝缘框架的线圈元件，然后按绕向串联连接为4极，并因而在通电时产生4极的穿越定转子之间气隙的主磁通；

——定子铁芯101各凸极与转子200间气隙的宽度沿逆时针方向渐变收窄；因此在自由状态即不通电和无外部气流以及旋转结构良好的情况下，转子200受定子铁芯吸引，各极的几何轴线即穿越定转子之间气隙的永磁磁通轴线700、800分别以相邻定子凸极的几何轴线即穿越定转子之间气隙的主磁通轴线500、600为参照，沿逆时针方向偏转一较小的锐角Ω。本实施例设计该机械角为5°(电角度10°)。该角度可随渐变收窄的比例而改变，并影响启动转矩和效率。该设计可避免在自由状态下转子停留于其轴线与定子凸极的轴线重合而使通电时启动转矩为零的所谓“死点”位置，所形成的磁阻转矩还有利于防止运转中的转子于交流电流过零时不产生转矩而停转；但正是该电磁结构使电动机运行时产生磁阻转矩振动。

本发明实施例电动机沿用上述电动机的基本结构，其相比CN201510649087.X说明书所述电动机的改进主要是：

——增加了电工纯铁制成的圆筒201，其紧套于原永磁转子外圆柱面，见图1和图2(可分别对照CN201510649087.X的说明书附图1)。

由于要求不高和为降低成本，电工纯铁选用国家标准中的牌号DT3即可。用该电工纯铁材料拉拔成内径相应于原永磁转子外径的圆筒形，并取与原永磁转子相同的轴向长度，再将原永磁转子穿入圆筒内，在对永磁转子端部和轴套注塑加工的同时达到固定，或以紧配合公差直接紧固。

圆筒的壁厚取0.15～0.8mm。通常越厚，电磁阻尼效果越好而启动性能稍差，并对有效空间利用稍有减少。可按照实验，综合效果适当调整。

由于电工纯铁容易生锈，需要视使用条件按现有技术采取适当的防锈措施，包括对圆筒内、外圆柱面镀覆或复合纯铜或纯铝薄层。该薄层除可防锈外，还可增强电磁阻尼效果。其中，对圆筒内圆柱面镀覆或复合纯铜或纯铝薄层，基于启动时感应电流频率较高，有利于兼顾启动性能和电磁阻尼。

当然，也可改为使用400系列铁素体不锈钢。

该水泵的控制电路和方法可仍按照CN201510649087.X说明书所述实施例。当电动机不需要定向旋转时，电动机绕组也可以不经电子开关电路直接输入交流电源工作。

上述电动机为4极电动机，也可以是2极电动机，如U形铁芯单相永磁同步电动机，可见机械工业出版社2009年版《小功率永磁电机原理、设计及应用》。