具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施例，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明提供的单相电机，可用于单相永磁电机、单相线起动永磁同步电机等，其包括定子总成和永磁转子，定子总成包括定子铁芯和绕组，定子铁芯具有多个齿部对，多个齿部对可在电机壳内侧环形设置，每个齿部对包括相对设置在电机壳圆心两侧的两个齿部，绕组绕制在齿部上，从而在定子齿部的齿端形成定子磁极，定子磁极的内侧设有沿定子磁极中线(齿部中线)对称的极弧，多个齿部的极弧环形设置形成永磁转子的转子安装位。永磁转子是指具有均匀分布的至少一对磁极的转子，例如采用烧结汝铁硼磁钢制成的永磁转子，转子安装在安装位中，转子中部连接带动输出轴。转子与极弧之间形成均匀气隙，相较传统的不均匀气隙电机降低齿槽转矩和转矩脉动，提高电机性能，并且降低加工和装配的精度要求，同时在电机工作时，转子与齿部间的气隙是均匀的，气隙磁场的谐波减少，从而降低噪音。在定子多个齿部对中至少有一个的两齿部的中线不同，其它齿部对的两个齿部的中线相同，例如在设置定子结构时，其中一个齿部对中的一个齿部偏移一定角度，从而在电机起动时，对绕组通入起动电压，定子初始磁场与转子磁场之间产生角度差，从而提供转子起动转矩，使得电机在不降低性能的情况下实现自起。

图1中示出了本发明一些实施方式中的单相电机的结构。

如图1所示，在一些实施方式中，本发明的单相电机可为内转子电机，其包括定子总成10和转子20。定子总成10包括两定子铁芯和绕制在定子铁芯上的绕组，在图1所示的一些实施方式中，两定子铁芯包括环形设置的第一轭部111和第二轭部112，第一轭部111的两端沿径向向内成型有第一齿部121和第二齿部122，第二轭部112的两端沿径向向内成型有第三齿部123和第四齿部124。在本实施方式中，定义转子20相对两侧的两齿部为一齿部对，即第一齿部121与第三齿部123形成第一齿部对，第二齿部122与第四齿部124形成第二齿部对，第二齿部122、第三齿部123和第四齿部124呈90°夹角依次设置，从而第二齿部对中两齿部的中线共线，第一齿部对中两齿部的中线具有夹角θ。

在本实施方式中，定子齿部远离轭部的齿端设有沿齿部中线对称的极弧，极弧沿齿部的轴线均匀向两侧延伸，从而四个齿部的极弧在定子内部形成圆形的安装位。转子20安装在安装位中，转子20包括沿径向均匀布置的两对磁极21，转子20与极弧之间形成均匀气隙，磁极21磁性可参照图1所示，四个磁极21在转子20周向呈90°均匀分布。在电机不工作时，转子20受齿槽转矩影响，停在图1所示位置，第二齿部122、第三齿部123、第四齿部124的中线与各自对应的磁极21的中线处于共线状态。

在本实施方式中，绕组包括绕制在第一齿部121上的第一绕组131、绕制在第二齿部122上的第二绕组132、绕制在第三齿部123上的第三绕组133、以及绕制在第四齿部124上的第四绕组134。优选地，在一些实施方式中，为便于电机的加工和装配，第一绕组131、第二绕组132、第三绕组133和第四绕组134和绕制方向相同。在电机工作时，第一绕组131的电流方向与第二绕组132的电流方向相反，第三绕组133的电流方向与第四绕组134的电流方向相反，第一绕组131的电流方向与第四绕组134的电流方向相同，从而产生磁场。电机停机时，转子20受齿槽转矩，停在例如图1所示位置，电机再次起动时，定子产生磁场与转子20的磁场具有角度差，从而提供转子20的起动转矩，使得转子20起动。

需要说明的是，第一齿部121的中线与对应的磁极21的中线的夹角θ角度太小会导致起动转矩不够，转子20起动效果不好，夹角θ角度太大会导致转矩脉动和齿槽转矩增大，电机性能不好。因此在一些实施方式中，第一齿部121的中线与对应的磁极21的中线的夹角θ优选为5°～30°。

在一些实施方式中，在电机起动时，可在第一绕组131和第二绕组132通入电压V₁，在第三绕组133和第四绕组134通入电压V₂，优选地，V₁和V₂的比值为0～0.7，在起动时通入不同的电压，从而使转子20产生较大的起动转矩，使得电机起动更加稳定。例如在一个示例性的实施方式中，对第一绕组131和第二绕组132通入电机额定电压(24V)，其它绕组不通电压，相较传统不均匀气隙方案，起动转矩从3.47mNm提高到8.19mNm，提高236％，齿槽转矩从最大值为30.7mNm，峰峰值为58.32mNm降低到最大值9.7mNm，峰峰值19.53mNm，降低66％左右，转矩脉动从229％降低到190％。在另一些实施方式中，在电机起动时，可在第一绕组131和第二绕组132通入不同的起动电压，从而使转子20产生较大的起动转矩。例如在一个示例性的实施方式中，对第一绕组131通入电机额定电压(24V)，其它绕组不通电压，其起动转矩可达到6.68mNm，相较传统单相电机起动转矩提高193％。在电机起动后，可对各相绕组通入正常电压，采用现有控制方式维持电机稳定运行即可，在此不再赘述。

上述对本发明一部分实施方式中的单相电机的结构及工作原理进行了说明，在上述实施方式的基础上，本发明的单相电机还可以有其它替代实施方式。

在一些替代实施方式中，定子的齿部对数量和转子的磁极对数还可以是其他任何适于实施的数量，例如齿部对数量可以为3、4、5等，转子磁极对数可以为1、2、3等。多个齿部中偏移的齿部的数量也不局限于一个，也可以设置为多个，多个齿部的中线与各自对应的齿部的中线具有夹角，以使定子齿部形成不对称的结构，从而使得定子初始磁场与转子磁场具有起动夹角。

在另一些替代实施方式中，本发明的单相单机不局限与上述实施方式中的定子总成与转子采用内转子电机结构，同样可以采用外转子结构，其原理与上述实施方式相同，本领域技术人员在上述公开的基础上可以进行实施，在此不再赘述。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。