CN111654122A - 一种吊扇用高效低噪声电机以及吊扇 - Google Patents

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CN111654122A CN202010583863.1A CN202010583863A CN111654122A CN 111654122 A CN111654122 A CN 111654122A CN 202010583863 A CN202010583863 A CN 202010583863A CN 111654122 A CN111654122 A CN 111654122A
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钱志存
高桂林
田军
唐小元
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Abstract

本申请公开了一种吊扇用高效低噪声电机以及吊扇，电机包括：电机外壳；设置在电机外壳内部并且向外突设形成多个齿部的铁芯，每个齿部的极靴上对称开设有多个辅助槽，铁芯的外径L1为98‑120mm；绕卷在对应齿部上的多个绕组，每个绕组的匝数为50‑120T并且每个绕组的线径为0.55‑1.2mm；穿设铁芯并且一端伸出电机外壳的转动轴；周向均匀布设在电机外壳内侧壁的多个磁铁，每个磁铁的厚度为5.0‑6.0mm，其中，所述电机的极弧系数为0.80‑0.90。本申请的电机通过优化铁芯的外径、绕组匝数、绕组线径、磁铁厚度以及极弧系数，提高了电机的输出效率，在极靴上开设辅助槽，降低了电机运转时的噪音。

Description

一种吊扇用高效低噪声电机以及吊扇
技术领域
本发明属于家用电器技术领域，尤其涉及一种吊扇用高效低噪声电机以及吊扇。
背景技术
电机，主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，电动机是把电能转换成机械能的一种设备，它是利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力***中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机，但是，市面上大多数电机没有针对输出效率以及噪声进行优化，导致电机的输出效率低并且工作时产生大量噪声，用户使用体验效果差。
发明内容
(一)发明目的
为了克服以上不足，本发明的目的在于提供一种吊扇用高效低噪声电机以及吊扇，以解决现有的电机输出效率低且工作时产生大量噪声的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本申请一方面提供的技术方案如下：
一种吊扇用高效低噪声电机，包括：电机外壳；设置在电机外壳内部并且向外突设形成多个齿部的铁芯，每个齿部的极靴上对称开设有多个辅助槽，铁芯的外径L1为98-120mm；绕卷在对应齿部上的多个绕组，每个绕组的匝数为50-120T并且每个绕组的线径为0.55-1.2mm；与铁芯固定连接并且一端穿过铁芯伸出电机外壳的转动轴；周向均匀布设在电机外壳内侧壁的多个磁铁，每个磁铁的厚度为5.0-6.0mm，其中，电机的极弧系数为0.80-0.90。
在一些实施例中，绕组的匝数为70T。
在一些实施例中，磁铁的厚度为6.0mm。
在一些实施例中，铁芯外径为116mm。
在一些实施例中，辅助槽的个数为两个并且两个辅助槽以齿部的中心线为对称轴对称设置。
在一些实施例中，辅助槽为形状相同的圆弧形槽。
在一些实施例中，辅助槽的槽宽L3设置为2.5mm。
在一些实施例中，相邻两个齿部形成一齿槽，齿槽的槽数为18个，磁铁的极数为16极，或者齿槽的槽数为15个，磁铁的极数为16极。
在一些实施例中，齿部的宽度L2为5mm。
本发明的另一方面提供了一种具有上述电机的吊扇。
借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：本申请的电机通过优化铁芯的外径、绕组匝数、绕组线径、磁铁厚度以及极弧系数，相比于现有的电机，本申请的电机转矩高且过载能力强，负载特性硬，齿槽转矩以及反电动势降低，电机的铜损耗量小，可以大幅度提高电机的输出效率，本申请的电机的输出效率由原来的31％提升到75％，在同等功率的情况下，本申请的电机更加节能，并且，本申请开设的辅助槽产生的谐波能够抵消定子产生的有害的谐波分量的P次谐波，避免了电机运转时产生的径向磁拉力导致电机抖动现象，电机的噪音大大减少，辅助槽同时优化了电机气隙磁密的正弦度，减小了气隙磁密谐波，电机整体振动减小，进一步减小电机的振动噪声。
附图说明
图1是本发明的吊扇用高效低噪声电机的***图；
图2是本发明的吊扇用高效低噪声电机的铁芯的结构图；
图3是图2中A部分的局部放大图；
图4是本发明的吊扇用高效低噪声电机的齿部的结构图；
图5是本发明的吊扇用高效低噪声电机的铁芯的俯视图；
图6是本发明的实验组A的齿槽转矩测试图；
图7是本发明的实验组B的齿槽转矩测试图；
图8是本发明的实验组C的齿槽转矩测试图；
图9是本发明的实验组D的齿槽转矩测试图；
图10是本发明的实验组E的齿槽转矩测试图。
附图标记：
1：面盖；2：磁铁；3：转动轴；4：铁芯；401：齿部；4011：极靴；4012：辅助槽；5：绕组；6：底盖。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提供的一种吊扇用高效低噪声电机，其包括：底盖6；安装于底盖6上的铁芯4，铁芯4上周向突设形成多个齿部401，每个齿部401的极靴4011上对称开设有多个辅助槽4012，铁芯4的外径L1为98-120mm；绕卷在每个齿部401上的绕组5，每个绕组5的匝数为50-120T，并且每个绕组5的线径为0.55-1.2mm；可转动地安装于底盖6上并贯穿铁芯4的转动轴，转动轴包括转动轴3以及轴承；与转动轴连接并且与底盖6配合形成容纳腔体的面盖1；周向均匀布设在面盖1的内侧壁上有多个磁铁2，每个磁铁2的厚度为5.0-6.0mm，其中，电机的极弧系数为0.80-0.90。
具体的，极弧系数是描述在一个极距范围下实际气隙磁场分布情况的系数，极弧系数为一个磁铁2表面的实际弧度与磁铁2理论最大弧度的比值。极弧系数选择在0.80-0.90，可以使得主极磁场波形更接近于正弦波，从而减小磁场中高次谐波和齿谐波分量的幅值，达到改善电动势波形的目的，提高电机的输出效率，降低电机抖动产生的噪音。
请参阅图1-图10，本申请通过优化电机的铁芯4的外径、绕组5匝数、绕组5线径、磁铁2厚度以及极弧系数。相比域吊扇市场现有感应电机的效率在40％左右，本申请的电机最大效率性能大大提高，最大输出效率为75％，并且减少了电机振动，降低了电机工作时产生的噪音。
优选的，本申请将绕组5的匝数设置成70T，将磁铁2的厚度设置为6.0mm，将铁芯4外径设置成116mm，这样优化出来的电机输出效率能够达到75％，且电机的抖动也大幅度降低。
为了进一步优化噪声，优选的，本申请将辅助槽4012设置成相同形状的圆弧形槽，并且将辅助槽4012的槽宽L3设置成2.5mm，为检验辅助槽4012的降噪效果，本申请作了如下实验，具体请参阅下列表格：
Figure BDA0002553913520000041
上述表格中，
A组铁芯4的极靴4011上没有开设辅助槽4012，为原始设计，测试到A组的齿槽转矩为4.47mN.m pk pk,如图6，X轴是时间，Y轴是定子受到的齿槽转矩，反电动势为4.38mV；
B组铁芯4的极靴4011上开设两个形状不相同的辅助槽4012，两个辅助槽4012的槽宽分别为2.5mm和2mm，测试到齿槽转矩为2.6mN.m pk pk，如图7，X轴是时间，Y轴是定子受到的齿槽转矩，反电动势为4.28mV；
C组铁芯4的极靴4011上开设2个形状相同的圆弧形辅助槽4012并且每个辅助槽4012的槽宽设置为2.5mm，测试到的齿槽转矩为0.83mN.mpkpk如图8，X轴是时间，Y轴是定子受到的齿槽转矩，反电动势为4.28mV；
D组的铁芯4上开设2个相同形状的圆弧形辅助槽4012并且每个辅助槽4012的槽宽设置为2mm，测试到齿槽转矩为2.6mN.mpkpk，如图9，X轴是时间，Y轴是定子受到的齿槽转矩，反电动势为4.32mV；
E组的铁芯4的极靴4011上开设2个相同形状的矩形辅助槽4012并且每个辅助槽4012的槽宽设置为2.5mm，测试到齿槽转矩为1.5mN.m pkpk，如图10，X轴是时间，Y轴是定子受到的齿槽转矩，反电动势为4.29mV；
电机的齿槽转矩、反电动势数值最小，降噪效果最好，为最优实施例，从上述表格中表格可知，C组的设计方案可以大幅度降低电机的齿槽转矩并且反电动势的数值处于较低的数值，为最优实施例，电机噪声与齿槽转矩成正比关系，所以C方案可以大幅度降低电机的噪音。
具体的，相邻两个齿部401形成一齿槽，在一实施例中，将齿槽的槽数设置成为18个，磁铁2的极数为16极；在另一实施例中，将齿槽的槽数为15个，磁铁2的极数为16极。上述两实施例的极槽配合可电机的稳定运转，提高电机的性能，力矩平衡效果更好，转子转动更加稳定，可以进一步提高电机输出效率。
优选的，铁芯4齿部401的宽度L2设置为5mm,增加槽满率，铁芯磁密利用率高，可以控制在1.2到1.5T左右，过高影响电机磁性能，过低材料利用不充分。
本发明的另一方面提供了一种具有上述电机的吊扇，吊扇包括安装支架以及扇叶，电机安装于安装支架上并且与扇叶驱动连接，吊扇设置本申请的电机后，大大降低了吊扇的噪声，吊扇安装于卧室等场所时不会影响用户休息，并且该电机输出效率高，扇叶转动效率高，降温效果好，吊扇能够节省大量电能。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，包括：电机外壳；设置在所述电机外壳内部并且向外突设形成多个齿部的铁芯，每个所述齿部的极靴上对称开设有多个辅助槽，所述铁芯的外径L1为98-120mm；绕卷在对应齿部上的多个绕组，每个所述绕组的匝数为50-120T并且每个所述绕组的线径为0.55-1.2mm；穿设所述铁芯并且一端伸出所述电机外壳的转动轴；周向均匀布设在所述电机外壳内侧壁的多个磁铁，每个所述磁铁的厚度为5.0-6.0mm，其中，所述电机的极弧系数为0.80-0.90。
2.根据权利要求1所述的吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，所述绕组的匝数为70T。
3.根据权利要求1所述的吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，所述磁铁的厚度为6.0mm。
4.根据权利要求1所述的吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，所述铁芯外径为116mm。
5.根据权利要求1所述的吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，所述辅助槽的个数为两个并且两个所述辅助槽以所述齿部的中心线为对称轴对称设置。
6.根据权利要求5所述的吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，所述辅助槽为形状相同的圆弧形槽。
7.根据权利要求6所述的吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，所述辅助槽的槽宽L3设置为2.5mm。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，相邻两个所述齿部形成一齿槽，所述齿槽的槽数为18个，所述磁铁的极数为16极，或者所述齿槽的槽数为15个，所述磁铁的极数为16极。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的吊扇用高效低噪声电机，其特征在于，所述齿部的宽度L2为5mm。
10.一种吊扇，其特征在于，所述吊扇具有上述权利要求1-9任意一项所述的电机。
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