CN101071970B - 可产生感应电压输出的单相电动马达 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可产生感应电压输出的单相电动马达，其包含有：一设于马达内的定子；一枢设于定子中心且与转轴结合为一体的转子；至少二捆运转线圈，串联成一组单相运转线圈，间隔穿设于定子四周，并外接单相电源，以感应转子，并带动转轴旋转；至少二捆激活线圈，相互串联间隔穿设于各运转线圈之间的定子四周，且各激活线圈与单相运转线圈并联并外接单相电源，以感应转子，并带动转轴旋转；至少二捆励磁线圈，邻近中心转子外围，并相互串联穿设于各激活线圈内层的定子内侧，形成一励磁变压电路，接受运转线圈的感应，以输出感应电压，并以此同步控制一被动组件或设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种单相电动马达，特别是指在马达内部的激活线圈与中心转子之间附加设置多捆励磁线圈，可产生感应电压输出的单相电动马达。
背景技术
现有的单相电动马达经常运用于一些工业用途的瓦斯燃烧器、烘烤或热风循环……等设备上，由马达驱动鼓风机运转，以强制供应空气或风压，使瓦斯燃烧器的火焰足够旺盛，或使烘烤或热风循环设备中的风压能够循环顺畅，同时，单相电动马达也经常运用在冰箱或冷气的压缩机上，使冰箱或冷气的循环设备中的冷媒能够循环顺畅。
现有的单相电动马达，包含有一组转子线圈(鼠笼式线圈)，以及另外两组分别间隔穿绕在一定子四周的单相运转线圈及激活线圈。转子线圈包括设在硅钢迭片铁芯上的多个凹槽内的粗铝条，以及硅钢迭片铁芯两端的外铝环所铸成的封闭电路，且转子与马达转轴结合为一体。单相运转线圈具有至少两个(如2极、4极、6极、8极……)磁极，由二捆绝缘粗铜线分别绕设于定子内壁的多个引线槽底部所构成，且单相运转线圈具有L及N两接点，以连接外界单相电源。激活线圈同样具有至少两个(如2极、4极、6极、8极……)磁极，由二捆绝缘细铜线分别间隔绕设于单相运转线圈上所构成，且激活线圈利用一离心开关与单相运转线圈并联。
此外，现有的单相电动马达，还包含有电容器激活式、单值电容器运转式及双值电容器运转式，各式单相电动马达的差异之处，仅在于因设置激活电容器或运转电容器而造成激活扭力的不同。
现有的单相电动马达在启动时，必须利用激活线圈的电流与单相运转线圈的电流相互感应，根据两者间相差90度相位角的特性生成一旋转磁场，与转子线圈感应而生成另一磁场，并与旋转磁场相互结合以驱动转子带动转轴转动，并在电动马达旋转速率大约达到全速的75％时，利用转速迫使离心开关将激活线圈与单相运转线圈上的并联接点相互抛离，使电源停止输入激活线圈而使其停止运作，同时让电源持续输入单相运转线圈而使其驱动转子继续转动。另外，现有技术中被运用在冰箱或冷气的压缩机上的单相电动马达，是利用启动时电流较大的特性来驱动一磁力开关导通，使激活线圈与单相运转线圈并联，以生成旋转磁场驱动转子带动转轴转动，并在启动后使磁力开关回归，以停止激活线圈的运作。
但是，现有的离心开关是利用弹簧及金属铜片为并联接点的机械式组合，长期使用会造成弹簧或金属铜片的结构老化而松脱，丧失原有的功能，致使电动马达无法被启动，将导致因瓦斯燃气与空气混合不均，而使瓦斯燃烧器中引火或点火不顺畅，甚至产生炉爆现象，或因烘烤或热风循环设备中欠缺马达鼓风机的风压供应，而导致热温过高、无法循环，造成有发生危险之虞。而且现有技术的磁力开关也是利用磁力线圈、活动棒及接触装置的机械式组合，同样具有因结构老化而松脱的困扰。
产生上述问题的原因，在于现有的单相电动马达不具备自我检知故障的能力，也就是说在故障发生时，现有的单相电动马达无法立即发出一警告灯号或信号，以通知操作者或设备应立即执行安全应变的处置，故亟需加以改善。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可产生感应电压输出的单相电动马达，其利用马达运转时可生成一感应电压的特性，以停止激活线圈的运作以及检知马达有无发生故障的情形。
为达到上述目的，本发明所提供的一种可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于包含有：一设于马达内的定子；一枢设于所述定子中心且与转轴结合为一体的转子；至少二捆运转线圈，串联成一组单相运转线圈，间隔穿设于所述定子四周，并外接单相电源，以感应转子，并带动所述转轴旋转；至少二捆激活线圈，相互串联间隔穿设于各所述运转线圈之间的定子四周，且各所述激活线圈与所述单相运转线圈并联并外接单相电源，以感应转子，并带动所述转轴旋转；至少二捆励磁线圈，邻近所述中心转子外围，并相互串联穿设于各所述激活线圈内层的定子内侧，形成一励磁变压电路，接受所述运转线圈的感应，以输出感应电压。
上述本发明的技术方案中，还包含一被动组件，与所述励磁变压电路相连接，且所述被动组件为一能控制至少一组开关接点的开关电路，能接受所述感应电压的控制，以切换所述开关接点的通路或断路状态。
以上所述本发明的技术方案中，还包含一被动组件，与所述励磁变压电路相连接；所述被动组件为一能控制至少一组开关接点的开关电路；所述开关接点串联二捆相串联的激活线圈，与所述单相运转线圈并联；且所述被动组件能接受所述感应电压的控制以切换开关接点，进而控制二捆串联的激活线圈与单相运转线圈的并联通路或断路状态。
以上所述本发明的技术方案中，还包含有：一激活电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，并与所述单相运转线圈并联；一被动组件，与所述励磁变压电路相连接，且所述被动组件为一能控制至少一组开关接点的开关电路，能接受所述感应电压的控制，以切换所述开关接点的通路或断路状态。
以上所述本发明的技术方案中，还包含有：一激活电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，并与所述单相运转线圈并联；一被动组件，与所述励磁变压电路相连接，且所述被动组件为一能控制至少一组开关接点的开关电路，使所述开关接点串联所述激活电容，而与所述单相运转线圈并联，同时所述被动组件能接受感应电压的控制以切换开关接点，进而控制二捆串联的激活线圈与单相运转线圈的并联通路或断路状态。
以上所述本发明的技术方案中，还包含有：一运转电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，并与所述单相运转线圈并联；一被动组件，与所述励磁变压电路相连接，且所述被动组件为一能控制至少一组开关接点的开关电路，能接受所述感应电压的控制，以切换所述开关接点的通路或断路状态。
以上所述本发明的技术方案中，还包含有：一激活电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，并与所述单相运转线圈并联；一运转电容，与所述激活电容相并联；一被动组件，与所述励磁变压电路相连接，且所述被动组件为一能控制至少一组开关接点的开关电路，能接受所述感应电压的控制，以切换所述开关接点的通路或断路状态。
以上所述本发明的技术方案中，还包含有：一激活电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，并与所述单相运转线圈并联；一运转电容，与所述激活电容相并联；一被动组件，与所述励磁变压电路相连接，且所述被动组件为一能控制至少一组开关接点的开关电路，使所述开关接点串联所述激活电容，而与所述运转电容并联，并进一步与所述单相运转线圈并联，同时所述被动组件能接受所述感应电压的控制以切换所述开关接点，进而控制二捆串联的所述激活线圈与所述单相运转线圈的并联通路或断路状态。
以上所述本发明的技术方案中，所述被动组件具有磁吸线圈，以接受所述感应电压的感应而控制所述开关接点的切换动作。
以上所述本发明的技术方案中，所述被动组件为一继电器或电磁开关。
以上所述本发明的技术方案中，还加包含一外载电源的控制电路，与被动组件的开关接点相连接，以接受被动组件的切换控制；
以上所述本发明的技术方案中，所述控制电路为一马达运转指示灯的控制电路。
以上所述本发明的技术方案中，所述控制电路为一瓦斯点火控制电路。
采用上述技术方案，本发明可利用马达正常运转时，由励磁变压电路产生的感应电压，触发继电器内的磁吸线圈导通或切换马达运转指示灯的灯号，显示马达处于正常运转状态，并在马达发生故障时，由感应电压消失信号触发继电器内的磁吸线圈切断或切换指示灯的灯号，以显示马达处于故障状态。同时由感应电压消失的信号触发继电器去切断电子点火器的控制电路，避免在未供给助燃空气的情况下，持续供应瓦斯及点火所易发生的炉爆现象。或连接在其它需要配置马达的接口设备的控制电路上，同样可确保设备安全运行。
附图说明
图1是本发明的单相电动马达的立体剖示图，说明马达内部具一定子，其上间隔穿设有至少二捆相串联的激活线圈及至少二捆相串联的运转线圈；
图2是本发明的单相电动马达的剖示图，说明各励磁线圈邻近中心转子外围，并相互串联穿设于引线槽内；
图3是本发明的单相电动马达的配置示意图，说明激活线圈、运转线圈及励磁线圈三者之间的相对位置；
图4是本发明的单相电动马达的电路图，说明被动组件与励磁变压电路并联，以切换激活线圈与单相运转线圈之间的并联通路或断路状态；
图5是本发明的电容器激活式单相电动马达的配置示意图，说明激活线圈、运转线圈及励磁线圈三者之间的相对位置；
图6是本发明的电容器激活式单相电动马达的电路图，说明激活电容与二捆串联的激活线圈相串联，与单相运转线圈并联；
图7是本发明的单值电容器运转式单相电动马达的配置示意图，说明激活线圈、运转线圈及励磁线圈三者之间的相对位置；
图8是本发明的单值电容器运转式单相电动马达的电路图，说明运转电容与二捆串联的激活线圈相串联，而与单相运转线圈并联；
图9是本发明的双值电容器运转式单相电动马达的配置示意图，说明激活线圈、运转线圈及励磁线圈三者之间的相对位置；
图10是本发明的双值电容器运转式单相电动马达的电路图，说明激活电容与二捆串联的激活线圈相串联，而与单相运转线圈并联，且运转电容与激活电容相并联；
图11是本发明实施在冰箱或冷气压缩机的单相电动马达的配置示意图，说明激活线圈、运转线圈及励磁线圈三者之间的相对位置；
图12是本发明实施在冰箱或冷气压缩机的单相电动马达的电路图，说明激活电容与二捆串联的激活线圈相串联，而与单相运转线圈并联；
图13是本发明搭配一被动组件连接外载控制电路的一实施例示意图，说明控制电路可以是马达的运转指示灯控制电路；
图14是本发明搭配一被动组件连接外载控制电路的另一实施例示意图，说明控制电路可以是控制瓦斯燃烧器具的电子点火器控制电路；
图15是本发明的激活线圈、运转线圈及励磁线圈捆绕于引线槽内的示意图，说明各励磁线圈正好分别位于各激活线圈内层的定子内侧。
具体实施方式
为了详细说明本发明的结构及功效，现举一较佳实施例并配合附图详细说明如后：
如图1、图2所示，为本发明所提供的单相电动马达，其中该马达包含有：
一设于马达1内的定子2，其呈筒体状，内壁间凹设有若干引线槽21。
一转子11，枢设于定子2中心，且与马达转轴10结合为一体。
至少二捆运转线圈31、32(如图3、图4所示)，由导电性好的引线(例如铜线)缠绕而成，串联成一组单相运转线圈3，间隔穿设于引线槽21内，进而穿绕于定子2的四周，且单相运转线圈3具有L及N两接点，以连接外界单相电源。
至少二捆激活线圈51、52(如图15所示)，由导电性好的引线(例如铜线)缠绕而成，相互串联间隔穿设于各运转线圈31、32内侧的引线槽21内，同样具有L及N两接点与单相运转线圈3相互并联而连接外界单相电源。在接通电源启动马达1时，各激活线圈51、52的电流与单相运转线圈3的电流能相互感应，而在转子11周围生成一旋转磁场，并与转子11感应生成另一磁场，以驱动转子11产生自转运动，使马达转轴10产生运转动能。
至少二捆励磁线圈41、42(如图15所示)，同样是由导电性好的引线(例如铜线)缠绕而成，邻近中心转子11外围，并相互串联穿设在引线槽21内，使各励磁线圈41、42正好分别位于各激活线圈51、52内层的定子2内侧，形成一励磁变压电路4(如图4所示)，接受各运转线圈31、32的感应而生成一感应电压输出。
定子2(如图2所示)四周的运转线圈31、32与激活线圈51、52之间设有绝缘纸20进行阻隔，且激活线圈51、52与励磁线圈41、42之间也设有绝缘纸201进行阻隔。
在实施时，励磁线圈的缠绕总圈数S1，可由感应电压要取得的输出值V1、马达既有单相运转线圈3的总圈数S以及马达电源的电压V等条件计算取得，如下式：
S1＝(S/V)×1.22×V1
如以一220伏特电源电压V启动的单相电动马达为例，其单相运转线圈的总圈数S为660圈，要输出一24伏特的感应电压V1，即可由上式计算取得励磁线圈的缠绕总圈数S1＝(660/220)×1.22×24＝88圈，以此区分成相串联的二捆励磁线圈41、42，可得每一捆励磁线圈41、42缠绕在定子2四周的圈数为44圈。据此，可作为绕设励磁线圈41、42的基础数据，随后再配合三用电表测量实际的励磁线圈41、42的电阻值、电流值与电压值，修正其精确的绕设圈数S1或实际长度。
除上述组件之外，本发明也包含一被动组件6(如图4所示)，其与励磁变压电路4相并联，且被动组件6为一能控制至少一组或多组开关接点62、63的开关电路，同时被动组件6还具有至少一磁吸线圈60，能接受感应电压的感应而控制开关接点62、63的切换动作。被动组件6在实施上可以是一继电器6A或电磁开关，具有至少一组与磁吸线圈60相连接的电压输入接点61，使励磁变压电路4并联在电压输入接点61上。
通过上述构件的组成，本发明可更加具体的实施在单相电动马达、电容器激活式单相电动马达、单值电容器运转式单相电动马达或双值电容器运转式单相电动马达上，现分别说明如下：
本发明在单相电动马达(如图3、图4所示)上的具体实施方式，可选用继电器6A作为被动组件，并将开关接点62串联二捆串联的激活线圈51、52，并与单相运转线圈3并联。由此，可利用马达1运转至正常转速时，经由励磁变压电路4与单相运转线圈3之间感应而生成的感应电压，来触发继电器6A内的磁吸线圈60切换开关接点62至断路状态。换言之，就是利用继电器6A来切换原本并联的各激活线圈51、52与单相运转线圈3呈断路状态，让电源停止输入各激活线圈51、52而使其停止运作，同时让电源持续输入单相运转线圈3而使其驱动转子11继续转动。此时，经由励磁变压电路4与单相运转线圈3之间继续感应而产生的感应电压，持续触发继电器6A内的磁吸线圈60以切换开关接点62保持在断路状态，使各激活线圈51、52继续保持停止运作状态，以取代传统使用的离心开关。
本发明在电容器激活式单相电动马达(如图5、图6所示)上的具体实施方式，包含有一激活电容5，与二捆串联的激活线圈51、52相串联，而与单相运转线圈3并联，并选用继电器6A作为被动组件，将开关接点62串联激活电容5，而与单相运转线圈3并联。由此，使继电器6A接受感应电压的控制以切换开关接点62，进而控制二捆串联的激活线圈51、52与单相运转线圈3的并联通路或断路状态，以取代传统使用的离心开关。
本发明在单值电容器运转式单相电动马达(如图7、图8所示)上的具体实施方式，其包含有一运转电容50，与二捆串联的激活线圈51、52相串联，而与单相运转线圈3并联，并选用继电器6A作为被动组件。由此，使继电器6A接受感应电压的控制，以切换开关接点62的通路或断路状态，可作为外接电路的控制端。
本发明在双值电容器运转式单相电动马达(如图9、图10所示)上的具体实施方式，其包含有一激活电容5，与二捆串联的激活线圈51、52相串联，而与单相运转线圈3并联，以及另一运转电容50与激活电容5相并联，并选用继电器6A作为被动组件，将开关接点62串联激活电容5，而与运转电容50并联，并进一步与单相运转线圈3并联。由此，使继电器6A接受感应电压的控制以切换开关接点62，进而控制二捆串联的激活线圈51、52与单相运转线圈3的并联通路或断路状态，以取代传统使用的离心开关。
本发明更能实施在冰箱或冷气的压缩机的单相电动马达(如图11、图12所示)上，包含有一激活电容5，其与二捆串联的激活线圈51、52相串联，与单相运转线圈3并联，并选用继电器6A作为被动组件，将开关接点62与激活电容5串联，而与单相运转线圈3并联。由此，使继电器6A接受感应电压的控制以切换开关接点62，进而控制二捆串联的激活线圈51、52与单相运转线圈3的并联通路或断路状态，以取代传统使用的磁力开关。
本发明还能包含一控制电路7(如图4、图6、图8、图10及图12所示)，其与被动组件6的另一开关接点63相连接，以接受被动组件6的切换控制。
控制电路7在实施上可以是具有较大电流或电压的外载电源电路，能接受被动组件6的开关接点63的控制，以切换控制电路7的通路或断路状态。且控制电路7可以是马达1的运转指示灯12的控制电路70(如图13所示)，或为一控制瓦斯燃烧器具的电子点火器控制电路8(如图14所示)。现举例说明如下：
本发明控制马达运转指示灯的控制电路70(如图13所示)的具体实施方式，可选用继电器6A作为被动组件，将马达运转指示灯12的控制电路70连接在另一组开关接点63上，同时，指示灯12可采用能依照电压输入高低而变化光线颜色的指示灯或发光二极管。由此，可利用马达1正常运转时，由励磁变压电路4产生的感应电压，触发继电器6A内的磁吸线圈60导通或切换马达运转指示灯12的灯号，示意马达1处于正常运转状态，并在马达1发生故障时，由感应电压消失信号触发继电器6A内的磁吸线圈60切断或切换指示灯12的灯号，以显示马达1处于故障状态。
本发明控制瓦斯燃烧器具的电子点火器控制电路8(如图14所示)的具体实施方式，同样是选用继电器6A作为被动组件，使继电器6A的开关接点63可同时或单独连接在一用以控制瓦斯燃烧器81点火时机及瓦斯电磁阀开阀时机的电子点火器控制电路8上，使马达1正常运转并带动鼓风机80供给助燃空气至瓦斯燃烧器81内时，能通过感应电压触发继电器6A去导通电子点火器控制电路8成通路状态，以正常开启瓦斯进入瓦斯燃烧器81内与助燃空气混合，利于进行点火引燃强旺炉火的作业。并在马达1发生故障时，由感应电压消失的信号触发继电器6A去切断电子点火器控制电路8，避免在未供给助燃空气的情况下，持续供应瓦斯及点火所易发生的炉爆现象。
除此之外，本发明的被动组件6，也可实施为电磁开关，具有相同的功效。且被动组件6也可连接在其它需要配置马达的接口设备的控制电路上。或者，将励磁变压电路4直接并联在所需相同感应电压的设备上，而不通过被动组件6相连接，也可达到本发明预期的功效。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并不是用来限定本发明的专利保护范围，凡依据本发明说明书、权利要求书及附图所揭示的发明精神所完成的等效修饰或置换，均应包含在本发明的专利保护范围内。
Claims (13)
1.一种可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于包含有：
一设于马达内的定子；
一枢设于所述定子中心且与转轴结合为一体的转子；
至少二捆运转线圈，串联成一组单相运转线圈，间隔穿设于所述定子四周，并外接单相电源，以感应转子，并带动所述转轴旋转；
至少二捆激活线圈，相互串联间隔穿设于各所述运转线圈之间的定子四周，且各所述激活线圈与所述单相运转线圈并联并外接单相电源，以感应转子，并带动所述转轴旋转；
至少二捆励磁线圈，邻近所述中心转子外围，并相互串联穿设于各所述激活线圈内层的定子内侧，形成一励磁变压电路，接受所述运转线圈的感应，以输出感应电压；及
一被动组件，与所述励磁变压电路相连接，且所述被动组件为一能控制至少一组开关接点的开关电路，能接受所述感应电压的控制，以切换所述开关接点的通路或断路状态。
2.如权利要求1所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于：所述开关接点串联二捆相串联的激活线圈，所述单相运转线圈并联在所述开关接点与所述激活线圈的串联电路两端；且所述被动组件能接受所述感应电压的控制以切换开关接点，进而控制二捆串联的激活线圈与单相运转线圈的并联通路或断路状态。
3.如权利要求1所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于还包含有：
一激活电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，所述单相运转线圈并联在所述激活电容与所述激活线圈的串联电路两端。
4.如权利要求1所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于还包含有：
一激活电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，所述单相运转线圈并联在所述激活电容与所述激活线圈的串联电路两端；
所述开关接点串联所述激活电容，而与所述单相运转线圈并联，同时所述被动组件能接受感应电压的控制以切换开关接点，进而控制二捆串联的激活线圈与单相运转线圈的并联通路或断路状态。
5.如权利要求1所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于还包含有：
一运转电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，所述单相运转线圈并联在所述运转电容与所述激活线圈的串联电路两端。
6.如权利要求1所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于还包含有：
一激活电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，所述单相运转线圈并联在所述激活电容与所述激活线圈的串联电路两端；
一运转电容，与所述激活电容相并联。
7.如权利要求1所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于还包含有：
一激活电容，与二捆串联的所述激活线圈相串联，所述单相运转线圈并联在所述激活电容与所述激活线圈的串联电路两端；
一运转电容，与所述激活电容相并联；
所述开关接点串联所述激活电容，而与所述运转电容并联，所述单相运转线圈并联在所述开关接点与所述激活电容的串联电路两端，同时所述被动组件能接受所述感应电压的控制以切换所述开关接点，进而控制二捆串联的所述激活线圈与所述单相运转线圈的并联通路或断路状态。
8.如权利要求1至7任一所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于：所述被动组件具有磁吸线圈，以接受所述感应电压的感应而控制所述开关接点的切换动作。
9.如权利要求8所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于：所述被动组件为一继电器。
10.如权利要求8所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于：所述被动组件为电磁开关。
11.如权利要求1、3、5或6所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于：还加包含一外载电源的控制电路，与被动组件的开关接点相连接，以接受被动组件的切换控制。
12.如权利要求11所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于：具体该控制电路为一马达运转指示灯的控制电路。
13.如权利要求11所述可产生感应电压输出的单相电动马达，其特征在于：具体该控制电路为一瓦斯点火控制电路。
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| CN1479435A (zh) * | 2003-06-13 | 2004-03-03 | 华中科技大学 | 一种变极起动绕线转子感应电动机 |
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2006
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Patent Citations (1)
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| JP特开平6-284656A 1994.10.07 |
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