CN100380780C - 单相感应电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单相感应电动机，包括：定子；感应鼠笼式转子，其可旋转地安装在该定子的中心部分中，并且具有固定在该感应鼠笼式转子的中心处的轴；以及永磁体，其安装在该定子和该感应鼠笼式转子之间，以相对于所述轴可自由地旋转，并且以使其沿着所述轴能够滑动，其中，所述永磁体具有形成为平行于所述轴的第一磁化部分和形成于第一磁化部分的一侧以相对于所述轴的轴线沿圆周方向倾斜的第二磁化部分。

Description

单相感应电动机
技术领域
本发明涉及一种单相感应电动机，特别地涉及一种能够降低电动机的启动扭矩并改变感应鼠笼式转子的转速的单相感应电动机。
背景技术
通常，电动机是一种将电能转换成机械能的装置，并且可以根据所使用的电力分为直流电动机和交流电动机。作为交流电动机，有感应电动机、同步电动机、整流式电动机等等。
感应电动机的结构是，永磁转子可自由旋转地安装在定子和感应鼠笼式转子之间的间隙内。感应电动机被这样驱动，即当定子的旋转磁场使永磁转子以同步速度旋转时，在永磁转子处产生的强磁通使感应鼠笼式转子旋转。
图1是示出传统的单相感应电动机的正视图；图2是示出在传统的单相感应电动机中的永磁转子和感应鼠笼式转子的立体图；并且图3是示出传统的单相感应电动机中的永磁转子和感应鼠笼式转子的纵截面图。
如图所示，传统的单相感应电动机10包括：定子11，其固定地安装在壳体10a内；感应鼠笼式转子13，其可旋转地安装在定子11的中心部分中；永磁转子14，其可自由旋转地安装在定子11和感应鼠笼式转子13之间；以及轴15，其固定在感应鼠笼式转子13的中心。
在定子11的一侧形成有线圈缠绕部分17，定子线圈16缠绕在该线圈缠绕部分17周围，从而定子11具有N极或S极的极性。
在感应鼠笼式转子13的中心形成有轴孔13a，轴15固定在该轴孔13a中；并且在转子13的外边缘部分沿圆周方向以有规律的间隔形成有多个导体孔13b。在每个导体孔13b中都形成有一个导体杆13c，并且在导体杆13c的端部形成有端环13d。
永磁转子14包括：框架14a，其中轴15可旋转地连接到该框架14a的中心；以及永磁体14b，其沿圆周方向连接到框架14a的端部，并且通过定子11的旋转磁场进行旋转，以使感应鼠笼式转子13旋转。在框架14a的中心部分设置有轴承15a。
下面将描述具有这种结构的传统的感应电动机的运转。
当给定子线圈16施加电压时，定子线圈16产生旋转磁场。
在此，由定子线圈16的旋转磁场产生的旋转磁场使定子11产生旋转磁场。
定子11的旋转磁场被传送到永磁转子14，从而使永磁转子14旋转。在此，当使永磁转子14自由旋转产生具有强磁通量的旋转磁场时，永磁转子14的自由旋转所产生的旋转磁场使感应鼠笼式转子13旋转。
然而，因为能量消耗是固定的，并且电动机应当在固定能量消耗的范围内启动，所以传统的感应电动机的问题在于：启动性能降低并且感应鼠笼式转子的速度不能改变。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种单相感应电动机，其能够提高电动机的效率，并且还能在降低永磁转子的启动所需要的最小电压的同时，改进启动性能。
本发明的另一个目的在于提供一种单相感应电动机，其能够改变感应鼠笼式转子的转速。
为了实现这些和其它优点并根据本发明的意图，如在此具体实施和广泛描述的，本发明提供一种单相感应电动机，包括：定子，其固定地安装在壳体内；感应鼠笼式转子，其可旋转地安装在该定子的中心部分，并且具有固定在该感应鼠笼式转子的中心的轴；以及永磁体，其安装在该定子和该感应鼠笼式转子之间，以相对于所述轴可自由地旋转，并且以使其沿着所述轴能够滑动，其中，所述永磁体具有形成为平行于所述轴的第一磁化部分和形成于第一磁化部分的一侧以相对于所述轴的轴线沿圆周方向倾斜的第二磁化部分。
该永磁转子包括：框架，其连接到所述轴以能够自由地旋转；其中永磁体，沿圆周方向连接到该框架的端部，并且该永磁体在沿该定子的磁场旋转的同时使该感应鼠笼式转子旋转。
从下面结合附图对本发明的具体描述中，本发明的前述和其它的目的、特征、方案和优点将变得更加清楚。
附图说明
所包含的附图提供了对本发明进一步的理解，其被并入到本说明书中并构成为本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施例并与文字描述一起用于解释本发明的原理。其中：
图1是示出传统的单相感应电动机的正视图；
图2是示出传统的单相感应电动机的永磁转子和感应鼠笼式转子的立体图；
图3是沿图2的线I-I的截面图；
图4是示出根据本发明的单相感应电动机的正视图；
图5是示出根据本发明的单相感应电动机的立体图；
图6是沿图5的线II-II的截面图；
图7是示出根据本发明的单相感应电动机在启动时的加速特性的坐标图；
图8是运行图，其用于解释在根据本发明的单相感应电动机启动之后，在给该单相感应电动机施加高电压时的高速运行；
图9是运行图，其用于解释在根据本发明的单相感应电动机启动之后，在给该单相感应电动机施加低电压时的低速运行。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。
图4是示出根据本发明的单相感应电动机的正视图；图5是示出根据本发明的单相感应电动机的立体图；并且图6是沿图5的线II-II的截面图；
如图所示，根据本发明的单相感应电动机100包括：定子110，其固定地安装在壳体110a内；感应鼠笼式转子120，其可旋转地安装在该定子110的中心部分中，并且具有固定在其中心处的轴121；以及永磁转子130，其可自由旋转地安装在该定子110和该感应鼠笼式转子120之间。
在定子110的一侧形成有线圈缠绕部分116，定子线圈111缠绕在该线圈缠绕部分116周围，从而定子110具有N极或S极的极性。
感应鼠笼式转子120包括位于其中心处的轴孔123，并且轴121固定在该轴孔123中。此外，在感应鼠笼式转子120的外边缘部分沿其圆周方向以有规则的间隔形成多个导体孔124，并且在每个导体孔124中均安装有一个导体杆125。
每个导体杆125都是通过模铸方法形成的，并且通常由铝制成。导体杆125也可由铜制成。
在各第一导体杆125的端部形成有铝制的端环125a。
永磁转子130包括：框架131，其具有可旋转地连接到其中心的轴121；以及永磁体135，其具有圆筒形形状，沿其圆周方向连接到框架131的端部，并且通过使永磁体135沿定子110的磁场进行旋转来旋转感应鼠笼式转子120。
此外，永磁转子130被安装成可沿轴121的方向滑动。
在轴121的基础上，分别在永磁体135的一侧和与该侧相对应的另一侧形成第一磁化部分141和第二磁化部分143。
第一磁化部分141形成为与轴121平行，并且第二磁化部分143相对于轴121倾斜。
框架131在其中心部分处具有轴承121a，以允许轴121平稳旋转。
下面将描述根据本发明的单相感应电动机的运转。
当给定子线圈111施加电压时，通过由定子线圈111产生的旋转磁场所产生的旋转磁场，使得定子110产生旋转磁场。
定子110的旋转磁场被传送到永磁转子130的永磁体135，从而自由地旋转永磁转子130。在此，永磁转子130的永磁体135以同步速度自由旋转，产生具有强磁通量的旋转磁场。由此，通过永磁转子130的永磁体135的这种自由旋转所产生的旋转磁场来使感应鼠笼式转子120旋转。因此，感应鼠笼式转子120能够实现高效低噪音的运转。
下面将描述感应鼠笼式转子在启动时的加速特性。
图7是示出根据本发明的单相感应电动机在启动时的加速特性的坐标图。
在图7的坐标图中，启动时间为X轴，永磁转子的转数为Y轴。
如图7的坐标图中的虚线所示，在传统的单相感应电动机中，需要时间t1使永磁转子加速到3600rpm，其中3600rpm是永磁转子在启动后的正常转数。
不同的是，如图7的坐标图中的实线所示，在根据本发明的单相感应电动机中，需要时间t2使永磁转子加速到3600rpm，其中时间t2是传统技术的时间t1的两倍，3600rpm是永磁转子在启动时的正常转数。
这是因为在永磁体135上还形成有倾斜的第二磁化部分143的缘故。具体地，尽管主要使用两个电极，但是可以通过第二磁化部分143获得采用四个电极的效果，从而增加了启动时间。由此，能够降低启动扭矩的大小。
因此，在根据本发明的单相感应电动机中，即使采用低启动电压也能容易地启动感应鼠笼式转子120，从而实现高效低噪音的运转并提高启动性能。
下面将描述该电动机速度改变的过程。
图8是描述根据本发明的单相感应电动机在启动之后、在施加高电压时的高速运转的视图；并且图9是描述根据本发明的单相感应电动机在启动之后、在施加低电压时的低速运转的视图。
如图8所示，当在启动之后，定子110的磁通势随着高电压的施加而增加时，在轴向比第二磁化部分143长的第一磁化部分141位于用点划线表示的定子110的磁场范围135a内。由此，永磁体135和感应鼠笼式转子120(见图6)之间的连接力增加，从而使感应鼠笼式转子120以高速旋转。
不同的是，如图9所示，当启动之后，定子110的磁通势随着低电压的施加而减小时，比第一磁化部分141短的第二磁化部分143位于用点划线表示的定子的磁场范围135a内。因此，永磁体135和感应鼠笼式转子120(见图6)之间的连接力减小了，从而使感应鼠笼式转子120以低速旋转。
如上所述，由于形成了与轴平行的第一磁化部分和倾斜的第二磁化部分，所以根据外部电压的大小能够容易地改变感应鼠笼式转子的转数，并且能够降低噪音，还能够在效率不降低的情况下提高启动特性。
由于在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以多种形式来实施，所以应当理解，除非另有限定，上述实施例并不受限于前面描述的任何细节，而应在所附权利要求书所限定的精神和范围内进行广泛解释。因此，落入权利要求书的边界和范围内或者与这些边界和范围等同的范围内的所有变化和修改都应包含于所附权利要求书中。

Claims (8)

1.一种单相感应电动机，包括：
定子，其固定地安装在壳体内；
感应鼠笼式转子，其可旋转地安装在该定子的中心部分中，并且具有固定在该感应鼠笼式转子的中心处的轴；以及
永磁体，其安装在该定子和该感应鼠笼式转子之间，以相对于所述轴可自由地旋转，并且以使其沿着所述轴能够滑动，
其中，所述永磁体具有形成为平行于所述轴的第一磁化部分和形成于第一磁化部分的一侧以相对于所述轴的轴线沿圆周方向倾斜的第二磁化部分。
2.如权利要求1所述的单相感应电动机，其中该永磁体具有圆筒形形状。
3.如权利要求1所述的单相感应电动机，还包括：
框架，其连接到所述轴以能够自由地旋转；
其中，永磁体沿圆周方向连接到该框架的端部，并且该永磁体在沿该定子的磁场旋转的同时使该感应鼠笼式转子旋转。
4.如权利要求3所述的单相感应电动机，其中该框架包括位于其中心部分的轴承。
5.如权利要求1所述的单相感应电动机，其中当启动之后施加高电压时，该永磁体移动以使得该永磁体的第一磁化部分位于该定子的磁场范围内；并且当启动之后施加低电压时，该永磁体移动以使得其第二磁化部分位于该定子的磁场范围内。
6.一种单相感应电动机，包括：
定子；
感应鼠笼式转子，其可旋转地安装在该定子的中心部分中，并且具有固定在该感应鼠笼式转子的中心处的轴；以及
永磁转子，包括：框架，其安装在该定子和该感应鼠笼式转子之间，以相对于所述轴可自由地旋转，并且以使其沿着所述轴能够滑动；和永磁体，其沿圆周方向连接到该框架的一端，在沿该定子的磁场旋转的同时使该感应鼠笼式转子旋转；
其中，该永磁体具有形成为平行于所述轴的第一磁化部分和形成于第一磁化部分的一侧以相对于所述轴的轴线沿圆周方向倾斜的第二磁化部分。
7.如权利要求6所述的单相感应电动机，其中该永磁体具有圆筒形形状。
8.如权利要求6所述的单相感应电动机，其中当启动之后施加高电压时，该永磁体沿所述轴移动以使得该永磁体的第一磁化部分位于该定子的磁场范围内；并且当启动之后施加低电压时，该永磁体沿所述轴移动以使得该第二磁化部分位于该定子的磁场范围内。
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