[发明专利]分相启动U型单相电动机定子

说明书

本发明是分相启动U型单相电动机定子，其涉及一种电动机定子，包括定子铁芯一、定子铁芯二、主绕组、辅助绕组。所述电动机定子分别采用罩极绕组分相、电容分相、电阻分相启动方式与永磁转子配合使用时，永磁转子磁极轴线与定子铁芯一磁极几何中心线之间有启动角，永磁转子有确定的旋转方向，永磁转子在定子磁极的磁排斥力和磁吸引力作用下牵入同步转速，使分相启动U型单相永磁同步电动机进入同步运行状态。所述电动机定子采用罩极绕组分相启动方式时，定子铁芯二的磁极截面积就是被辅助绕组线圈罩住的定子磁极截面积，增加定子铁芯二轴向长度能够增加定子铁芯二的磁极截面积，从而增加辅助绕组线圈感应的辅助磁通，最终提高启动转矩。

技术领域

本发明是分相启动U型单相电动机定子，其涉及一种电动机定子，特别是涉及一种能够分别采用罩极绕组分相、电容分相、电阻分相的U型单相电动机定子。

背景技术

U型单相永磁同步电动机广泛应用于家电领域，以洗衣机排水泵电动机为典型代表。U型单相永磁同步电动机的优点是结构简单、成本低、效率高。普通U型单相永磁同步电动机的结构特点是利用不均匀气隙（普遍采用阶梯气隙）的磁阻差别，使电动机启动前永磁转子磁极轴线与定子磁极几何中心线存在一个夹角，该夹角称为启动角，启动角确保U型单相永磁同步电动机实现自启动。普通U型单相永磁同步电动机的缺点是启动转矩小、旋转方向不确定。普通U型单相永磁同步电动机只适合驱动能够空载启动、对输入轴旋转方向没有特殊要求的负载，例如采用特殊结构满足输入轴旋转方向不确定条件的风机、泵类负载，此类负载工作效率较低。中国轻工行业标准《QB/T4273-2011洗衣机排水泵技术要求》中，小于50W的永磁电机排水泵的效率为7%。另外，洗衣机排水泵的叶轮轮毂内腔通常采用离合器的结构，由于此类离合器使叶轮在电机轴初始启动旋转小于一圈的时间内空载启动，提高电机启动能力的作用十分有限，该离合器结构使排水泵结构复杂化，增加成本和故障隐患。

罩极式电动机按照定子结构分为凸极式罩极电动机和隐极式罩极电动机。凸极式罩极电动机的辅助绕组是一至两圈短路铜环，隐极式罩极电动机的辅助绕组是分布式绕组。隐极式罩极电动机与同为分布式绕组的电容分相异步电动机相比，在性能和成本方面均无优势。尽管隐极式罩极电动机性能优于凸极式罩极电动机性能，隐极式罩极电动机很少有应用案例，凸极式罩极电动机因其结构简单、成本低，在微型电动机应用领域仍然占有一席之地。罩极式电动机的主绕组产生主磁通，一部分主磁通穿过辅助绕组（短路铜环）并在辅助绕组中产生一个相位上滞后九十度的感应电流，该感应电流产生的辅助磁通在相位上也滞后于主磁通，从而产生旋转磁场。无论是凸极式罩极电动机还是隐极式罩极电动机，增加辅助绕组罩住的定子磁极截面积就能增加辅助绕组感应的辅助磁通，最终提高启动转矩。

U型单相电动机定子铁芯磁极截面积很小，在U型单相电动机定子铁芯磁极设置短路铜环所产生的启动转矩也很小。

若有一种U型单相电动机定子技术，其结构具备启动角，并且能够采用罩极绕组分相或者电容分相或者电阻分相产生旋转磁场，则该电动机定子与永磁转子配合组成的U型单相永磁同步电动机具备启动转矩大、有确定的旋转方向的优点，该定子技术能够满足家电领域对微型电动机的需求。

发明内容

本发明的目的是克服普通U型单相永磁同步电动机的启动转矩小、旋转方向不确定的缺点，提供一种能够分别采用罩极绕组分相、电容分相、电阻分相的U型单相电动机定子，该电动机定子与永磁转子配合组成的U型单相永磁同步电动机具备启动转矩大、有确定的旋转方向的优点。本发明的实施方案如下：