[发明专利]裂极电容移相变极变速异步电动机

摘要

本发明是一种裂极电容移相变极变速异步电动机，包括定子部件、转子部件。定子部件有八个绕组线圈分别连接在工作绕组线路或启动绕组线路中，启动绕组线路中串联有电容器，采用电容移相启动方式，工作绕组线路两端与启动绕组线路两端并联在一起连接交流电源。定子部件的定子铁芯径向内侧沿着圆周方向有四个主极身和四个副极身交替排列。通过改变八个绕组线圈在工作绕组线路或启动绕组线路中的连接方式实现变极变速，满足风机泵类负载关于低成本小型电动机节能技术的需求。所述电动机采用集中式绕组结构，定子绕组绕制加工工艺简单、成本低，适用于微型电动机。

主权项

1.一种裂极电容移相变极变速异步电动机，包括定子部件、转子部件(7)；其特征在于所述电动机定子磁极是二极/四极，定子部件有八个绕组线圈(35)分别连接在工作绕组线路或启动绕组线路中，启动绕组线路中串联有电容器，采用电容移相启动方式，工作绕组线路两端与启动绕组线路两端并联在一起连接交流电源；定子部件的定子铁芯(23)径向内侧沿着圆周方向有四个主极身和四个副极身交替排列；通过改变八个绕组线圈(35)在工作绕组线路或启动绕组线路中的连接方式，使所述电动机在四极启动和运行状态时，一个副极身与相邻一个主极身组成一个定子磁极，共组成四个定子磁极，所述电动机在二极启动和运行状态时，一个副极身与相邻两个主极身组成一个定子磁极，共组成二个定子磁极，实现所述电动机变极变速；定子部件包括一个定子铁芯部件和八个定子绕组；每个定子绕组包括绕组骨架(34)、绕组线圈(35)，绕组骨架(34)中间是骨架通孔(36)，绕组线圈(35)安装在绕组骨架(34)上；八个定子绕组的绕组线圈(35)分别命名为绕组线圈壹主(4)、绕组线圈壹辅(6)、绕组线圈贰主(12)、绕组线圈贰辅(14)、绕组线圈叁主(19)、绕组线圈叁辅(21)、绕组线圈肆主(27)、绕组线圈肆辅(29)；定子铁芯部件包括一个定子铁芯(23)和四个绕组铁芯；定子铁芯(23)轴向截面呈“米”字形，定子铁芯(23)中间是定子气隙内腔(10)，定子气隙内腔(10)径向外侧沿着圆周方向的水平位置和垂直位置分别有四个副极身；四个副极身分别命名为副极身一(5)、副极身二(13)、副极身三(20)、副极身四(28)；相邻两个副极身之间有一个主极身，定子铁芯(23)共有四个主极身；副极身四(28)与副极身一(5)之间是主极身一(2)，主极身一(2)径向外侧端部是连接磁轭一(1)；副极身一(5)与副极身二(13)之间是主极身二(8)，主极身二(8)径向外侧端部是连接磁轭二(9)；副极身二(13)与副极身三(20)之间是主极身三(16)，主极身三(16)径向外侧端部是连接磁轭三(15)；副极身三(20)与副极身四(28)之间是主极身四(24)，主极身四(24)径向外侧端部是连接磁轭四(25)；相邻两个连接磁轭之间有一个绕组空腔，定子铁芯(23)共有四个绕组空腔；连接磁轭一(1)与连接磁轭二(9)之间是绕组空腔一(37)；连接磁轭二(9)与连接磁轭三(15)之间是绕组空腔二(38)；连接磁轭三(15)与连接磁轭四(25)之间是绕组空腔三(39)；连接磁轭四(25)与连接磁轭一(1)之间是绕组空腔四(40)；每个绕组空腔沿着圆周方向两侧各有一个锁定凹槽(42)，锁定凹槽(42)的轮廓呈燕尾形；相邻主极身与副极身之间有一个隔磁凹槽(44)，每个隔磁凹槽(44)与定子气隙内腔(10)之间形成一个截面非常小的隔磁磁桥(43)；绕组铁芯呈矩形，绕组铁芯两端各有一个锁定榫头(41)，锁定榫头(41)的轮廓呈燕尾形，锁定榫头(41)的轮廓与定子铁芯(23)的锁定凹槽(42)的轮廓相啮合；四个绕组铁芯分别命名为绕组铁芯一(3)、绕组铁芯二(11)、绕组铁芯三(22)、绕组铁芯四(30)；定子部件在装配时，把两个定子绕组的骨架通孔(36)分别安装在绕组铁芯一(3)上，把绕组铁芯一(3)两端的锁定榫头(41)安装在定子铁芯(23)的绕组空腔一(37)上下两端的锁定凹槽(42)中，使副极身一(5)左侧端面与绕组铁芯一(3)右侧中间表面相互接触安装在一起，使绕组线圈壹主(4)位于连接磁轭一(1)与副极身一(5)之间，使绕组线圈壹辅(6)位于副极身一(5)与连接磁轭二(9)之间；把两个定子绕组的骨架通孔(36)分别安装在绕组铁芯二(11)上，把绕组铁芯二(11)两端的锁定榫头(41)安装在定子铁芯(23)的绕组空腔二(38)左右两侧的锁定凹槽(42)中，使副极身二(13)上端端面与绕组铁芯二(11)下端中间表面相互接触安装在一起，使绕组线圈贰主(12)位于连接磁轭二(9)与副极身二(13)之间，使绕组线圈贰辅(14)位于副极身二(13)与连接磁轭三(15)之间；把两个定子绕组的骨架通孔(36)分别安装在绕组铁芯三(22)上，把绕组铁芯三(22)两端的锁定榫头(41)安装在定子铁芯(23)的绕组空腔三(39)上下两端的锁定凹槽(42)中，使副极身三(20)右侧端面与绕组铁芯三(22)左侧中间表面相互接触安装在一起，使绕组线圈叁主(19)位于连接磁轭三(15)与副极身三(20)之间，使绕组线圈叁辅(21)位于副极身三(20)与连接磁轭四(25)之间；把两个定子绕组的骨架通孔(36)分别安装在绕组铁芯四(30)上，把绕组铁芯四(30)两端的锁定榫头(41)安装在定子铁芯(23)的绕组空腔四(40)左右两侧的锁定凹槽(42)中，使副极身四(28)下端端面与绕组铁芯四(30)上端中间表面相互接触安装在一起，使绕组线圈肆主(27)位于连接磁轭四(25)与副极身四(28)之间，使绕组线圈肆辅(29)位于副极身四(28)与连接磁轭一(1)之间；转子部件(7)包括转轴(31)、鼠笼(32)、鼠笼铁芯(33)；转轴(31)呈圆柱形，鼠笼(32)安装在鼠笼铁芯(33)中，鼠笼铁芯(33)安装在转轴(31)径向外表面的中间位置；把转子部件(7)安装在定子铁芯(23)的定子气隙内腔(10)中；所述电动机在四极启动和运行状态时，绕组线圈壹主(4)、绕组线圈贰主(12)、绕组线圈叁主(19)、绕组线圈肆主(27)连接在工作绕组线路中；绕组线圈壹主(4)产生的磁场使副极身一(5)径向内表面为n极，并且使主极身一(2)径向内表面为s极；绕组线圈贰主(12)产生的磁场使主极身二(8)径向内表面为n极，并且使副极身二(13)径向内表面为s极；绕组线圈叁主(19)产生的磁场使副极身三(20)径向内表面为n极，并且使主极身三(16)径向内表面为s极；绕组线圈肆主(27)产生的磁场使主极身四(24)径向内表面为n极，并且使副极身四(28)径向内表面为s极；工作绕组线路中绕组线圈壹主(4)、绕组线圈贰主(12)、绕组线圈叁主(19)、绕组线圈肆主(27)在电机气隙中合成磁场磁极极性是，副极身一(5)与主极身二(8)组成一个定子磁极n极，副极身二(13)与主极身三(16)组成一个定子磁极s极，副极身三(20)与主极身四(24)组成一个定子磁极n极，副极身四(28)与主极身一(2)组成一个定子磁极s极；所述电动机在四极启动和运行状态时，绕组线圈壹辅(6)、绕组线圈贰辅(14)、绕组线圈叁辅(21)、绕组线圈肆辅(29)连接在启动绕组线路中；绕组线圈壹辅(6)产生的磁场使副极身一(5)径向内表面为n极，并且使主极身二(8)径向内表面为s极；绕组线圈贰辅(14)产生的磁场使主极身三(16)径向内表面为n极，并且使副极身二(13)径向内表面为s极；绕组线圈叁辅(21)产生的磁场使副极身三(20)径向内表面为n极，并且使主极身四(24)径向内表面为s极；绕组线圈肆辅(29)产生的磁场使主极身一(2)径向内表面为n极，并且使副极身四(28)径向内表面为s极；启动绕组线路中绕组线圈壹辅(6)、绕组线圈贰辅(14)、绕组线圈叁辅(21)、绕组线圈肆辅(29)在电机气隙中合成磁场磁极极性是，主极身一(2)与副极身一(5)组成一个定子磁极n极，主极身二(8)与副极身二(13)组成一个定子磁极s极，主极身三(16)与副极身三(20)组成一个定子磁极n极，主极身四(24)与副极身四(28)组成一个定子磁极s极；所述电动机在四极启动和运行状态时，工作绕组线路中绕组线圈壹主(4)、绕组线圈贰主(12)、绕组线圈叁主(19)、绕组线圈肆主(27)在电机气隙中产生合成磁场磁极共四极，启动绕组线路中绕组线圈壹辅(6)、绕组线圈贰辅(14)、绕组线圈叁辅(21)、绕组线圈肆辅(29)在电机气隙中产生合成磁场磁极共四极，在电机气隙中这两个合成磁场方向在空间上相差九十度电角度，利用电容的移相作用，使工作绕组线路中的电流相位与启动绕组线路中的电流相位相差约为九十度电角度，则工作绕组线路中绕组线圈(35)与启动绕组线路中绕组线圈(35)共同作用产生定子旋转磁场；转子部件(7)的鼠笼(32)切割定子旋转磁场的磁力线产生异步转矩，所述电动机启动并运行；所述电动机在二极启动和运行状态时，绕组线圈肆主(27)、绕组线圈肆辅(29)、绕组线圈贰主(12)、绕组线圈贰辅(14)连接在工作绕组线路中；绕组线圈肆主(27)与绕组线圈肆辅(29)磁动势串联，使主极身一(2)径向内表面与副极身一(5)径向内表面为n极，并且使副极身三(20)径向内表面与主极身四(24)径向内表面为s极；绕组线圈贰主(12)与绕组线圈贰辅(14)磁动势串联，使副极身一(5)径向内表面与主极身二(8)径向内表面为n极，并且使副极身三(20)径向内表面与主极身三(16)径向内表面为s极；工作绕组线路中绕组线圈肆主(27)、绕组线圈肆辅(29)、绕组线圈贰主(12)、绕组线圈贰辅(14)在电机气隙中合成磁场磁极极性是，主极身一(2)、副极身一(5)、主极身二(8)组成一个定子磁极n极，主极身三(16)、副极身三(20)、主极身四(24)组成一个定子磁极s极；所述电动机在二极启动和运行状态时，绕组线圈壹主(4)、绕组线圈壹辅(6)、绕组线圈叁主(19)、绕组线圈叁辅(21)连接在启动绕组线路中；绕组线圈壹主(4)与绕组线圈壹辅(6)磁动势串联，使副极身四(28)径向内表面与主极身一(2)径向内表面为n极，并且使副极身二(13)径向内表面与主极身二(8)径向内表面为s极；绕组线圈叁主(19)与绕组线圈叁辅(21)磁动势串联，使副极身四(28)径向内表面与主极身四(24)径向内表面为n极，并且使副极身二(13)径向内表面与主极身三(16)径向内表面为s极；启动绕组线路中绕组线圈壹主(4)、绕组线圈壹辅(6)、绕组线圈叁主(19)、绕组线圈叁辅(21)在电机气隙中合成磁场磁极极性是，主极身一(2)、副极身四(28)、主极身四(24)组成一个定子磁极n极，主极身二(8)、副极身二(13)、主极身三(16)组成一个定子磁极s极；所述电动机在二极启动和运行状态时，工作绕组线路中绕组线圈肆主(27)、绕组线圈肆辅(29)、绕组线圈贰主(12)、绕组线圈贰辅(14)在电机气隙中产生合成磁场磁极共二极，启动绕组线路中绕组线圈壹主(4)、绕组线圈壹辅(6)、绕组线圈叁主(19)、绕组线圈叁辅(21)在电机气隙中产生合成磁场磁极共二极，在电机气隙中这两个合成磁场方向在空间上相差九十度电角度，利用电容的移相作用，使工作绕组线路中的电流相位与启动绕组线路中的电流相位相差约为九十度电角度，则工作绕组线路中绕组线圈(35)与启动绕组线路中绕组线圈(35)共同作用产生定子旋转磁场；转子部件(7)的鼠笼(32)切割定子旋转磁场的磁力线产生异步转矩，所述电动机启动并运行。