CN106787549B - 裂极电容移相变极变速异步电动机 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本发明是一种裂极电容移相变极变速异步电动机，其涉及一种电动机，特别是涉及一种采用集中式绕组的变极变速异步电动机。
背景技术
风机泵类负载的轴功率与转速的三次方成正比，通过调节电动机转速能够调节风机泵类负载的大小。调节电动机转速通常有变频调速法和变极变速法两种技术方案。变频调速法需要配置变频器，成本较高。为了降低成本，许多家用变频空调的室内风机和室外风机采用PG电机调速法。PG电机调速法是通过功率元件（可控硅或三级管）对电源电压斩波方式调整单相交流异步电动机的端电压，实现调节该电动机转速。无论是变频调速法还是PG电机调速法，其综合成本都远远大于变极变速法。普通变极变速异步电动机的缺点是定子绕组结构复杂，加工困难。
电动机定子绕组分为分布式和集中式两大类。普通变极变速异步电动机采用分布式定子绕组。分布式定子绕组的嵌线工作比较困难，尤其是磁极数较多的低转速小功率电动机的嵌线工作更加困难，在分布式定子绕组嵌线工作中，采用人工划线和压线的方法把导线嵌入定子线槽内，嵌线工作效率低，并且无法采用机械设备提高生产效率。越是产品价值小的小功率电动机嵌线人工成本越大，这一矛盾制约了普通变极变速异步电动机的应用。集中式定子绕组是把绕制线圈安装在凸极式定子铁芯上，集中式定子绕组的绕制加工和安装工作比较简单，通常用于小功率罩极式单相交流异步电动机。罩极式单相交流异步电动机的效率极低。
以电风扇为代表的家用电器配套的小型交流异步电动机，通常需要在一定范围内有级变速，电风扇电动机普遍采用定子绕组有中间抽头的交流异步电动机，通过改变不同档位的定子绕组接线方式改变电动机绕组端电压进行变速。此种方法具有成本低的优势，该电动机的效率较低，其定子绕组依然采用分布式定子绕组。
应用于风机泵类负载的变极变速电动机采用双功率设计，即低转速时小功率输出，高转速时大功率输出，符合节能要求。若有采用集中式绕组的变极变速异步电动机，则能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。
发明内容
本发明的目的是克服普通变极变速异步电动机分布式定子绕组嵌线工作困难的缺点，提供一种采用集中式绕组的变极变速异步电动机。本发明的实施方案如下：
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。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，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、绕组线圈，绕组骨架中间是骨架通孔，绕组线圈安装在绕组骨架上。八个定子绕组的绕组线圈分别命名为绕组线圈壹主、绕组线圈壹辅、绕组线圈贰主、绕组线圈贰辅、绕组线圈叁主、绕组线圈叁辅、绕组线圈肆主、绕组线圈肆辅。
定子铁芯部件包括一个定子铁芯和四个绕组铁芯。定子铁芯轴向截面呈“米”字形，定子铁芯中间是定子气隙内腔，定子气隙内腔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、副极身二、副极身三、副极身四。相邻两个副极身之间有一个主极身，定子铁芯共有四个主极身。副极身四与副极身一之间是主极身一，主极身一径向外侧端部是连接磁轭一。副极身一与副极身二之间是主极身二，主极身二径向外侧端部是连接磁轭二。副极身二与副极身三之间是主极身三，主极身三径向外侧端部是连接磁轭三。副极身三与副极身四之间是主极身四，主极身四径向外侧端部是连接磁轭四。相邻两个连接磁轭之间有一个绕组空腔，定子铁芯共有四个绕组空腔。连接磁轭一与连接磁轭二之间是绕组空腔一。连接磁轭二与连接磁轭三之间是绕组空腔二。连接磁轭三与连接磁轭四之间是绕组空腔三。连接磁轭四与连接磁轭一之间是绕组空腔四。每个绕组空腔沿着圆周方向两侧各有一个锁定凹槽，锁定凹槽的轮廓呈燕尾形。相邻主极身与副极身之间有一个隔磁凹槽，每个隔磁凹槽与定子气隙内腔之间形成一个截面非常小的隔磁磁桥。
绕组铁芯呈矩形，绕组铁芯两端各有一个锁定榫头，锁定榫头的轮廓呈燕尾形，锁定榫头的轮廓与定子铁芯的锁定凹槽的轮廓相啮合。四个绕组铁芯分别命名为绕组铁芯一、绕组铁芯二、绕组铁芯三、绕组铁芯四。
定子部件在装配时，把两个定子绕组的骨架通孔分别安装在绕组铁芯一上，把绕组铁芯一两端的锁定榫头安装在定子铁芯的绕组空腔一上下两端的锁定凹槽中，使副极身一左侧端面与绕组铁芯一右侧中间表面相互接触安装在一起，使绕组线圈壹主位于连接磁轭一与副极身一之间，使绕组线圈壹辅位于副极身一与连接磁轭二之间。
把两个定子绕组的骨架通孔分别安装在绕组铁芯二上，把绕组铁芯二两端的锁定榫头安装在定子铁芯的绕组空腔二左右两侧的锁定凹槽中，使副极身二上端端面与绕组铁芯二下端中间表面相互接触安装在一起，使绕组线圈贰主位于连接磁轭二与副极身二之间，使绕组线圈贰辅位于副极身二与连接磁轭三之间。
把两个定子绕组的骨架通孔分别安装在绕组铁芯三上，把绕组铁芯三两端的锁定榫头安装在定子铁芯的绕组空腔三上下两端的锁定凹槽中，使副极身三右侧端面与绕组铁芯三左侧中间表面相互接触安装在一起，使绕组线圈叁主位于连接磁轭三与副极身三之间，使绕组线圈叁辅位于副极身三与连接磁轭四之间。
把两个定子绕组的骨架通孔分别安装在绕组铁芯四上，把绕组铁芯四两端的锁定榫头安装在定子铁芯的绕组空腔四左右两侧的锁定凹槽中，使副极身四下端端面与绕组铁芯四上端中间表面相互接触安装在一起，使绕组线圈肆主位于连接磁轭四与副极身四之间，使绕组线圈肆辅位于副极身四与连接磁轭一之间。
转子部件包括转轴、鼠笼、鼠笼铁芯。转轴呈圆柱形，鼠笼安装在鼠笼铁芯中，鼠笼铁芯安装在转轴径向外表面的中间位置。把转子部件安装在定子铁芯的定子气隙内腔中。
所述电动机在四极启动和运行状态时，绕组线圈壹主、绕组线圈贰主、绕组线圈叁主、绕组线圈肆主连接在工作绕组线路中。绕组线圈壹主产生的磁场使副极身一径向内表面为n极，并且使主极身一径向内表面为s极。绕组线圈贰主产生的磁场使主极身二径向内表面为n极，并且使副极身二径向内表面为s极。绕组线圈叁主产生的磁场使副极身三径向内表面为n极，并且使主极身三径向内表面为s极。绕组线圈肆主产生的磁场使主极身四径向内表面为n极，并且使副极身四径向内表面为s极。工作绕组线路中绕组线圈壹主、绕组线圈贰主、绕组线圈叁主、绕组线圈肆主在电机气隙中合成磁场磁极极性是，副极身一与主极身二组成一个定子磁极n极，副极身二与主极身三组成一个定子磁极s极，副极身三与主极身四组成一个定子磁极n极，副极身四与主极身一组成一个定子磁极s极。
所述电动机在四极启动和运行状态时，绕组线圈壹辅、绕组线圈贰辅、绕组线圈叁辅、绕组线圈肆辅连接在启动绕组线路中。绕组线圈壹辅产生的磁场使副极身一径向内表面为ny极，并且使主极身二径向内表面为sy极。绕组线圈贰辅产生的磁场使主极身三径向内表面为ny极，并且使副极身二径向内表面为sy极。绕组线圈叁辅产生的磁场使副极身三径向内表面为ny极，并且使主极身四径向内表面为sy极。绕组线圈肆辅产生的磁场使主极身一径向内表面为ny极，并且使副极身四径向内表面为sy极。启动绕组线路中绕组线圈壹辅、绕组线圈贰辅、绕组线圈叁辅、绕组线圈肆辅在电机气隙中合成磁场磁极极性是，主极身一与副极身一组成一个定子磁极ny极，主极身二与副极身二组成一个定子磁极sy极，主极身三与副极身三组成一个定子磁极ny极，主极身四与副极身四组成一个定子磁极sy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、绕组线圈贰主、绕组线圈叁主、绕组线圈肆主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、绕组线圈贰辅、绕组线圈叁辅、绕组线圈肆辅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与启动绕组线路中绕组线圈共同作用产生定子旋转磁场。转子部件的鼠笼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、绕组线圈肆辅、绕组线圈贰主、绕组线圈贰辅连接在工作绕组线路中。绕组线圈肆主与绕组线圈肆辅磁动势串联，使主极身一径向内表面与副极身一径向内表面为n极，并且使副极身三径向内表面与主极身四径向内表面为s极。绕组线圈贰主与绕组线圈贰辅磁动势串联，使副极身一径向内表面与主极身二径向内表面为n极，并且使副极身三径向内表面与主极身三径向内表面为s极。工作绕组线路中绕组线圈肆主、绕组线圈肆辅、绕组线圈贰主、绕组线圈贰辅在电机气隙中合成磁场磁极极性是，主极身一、副极身一、主极身二组成一个定子磁极n极，主极身三、副极身三、主极身四组成一个定子磁极s极。
所述电动机在二极启动和运行状态时，绕组线圈壹主、绕组线圈壹辅、绕组线圈叁主、绕组线圈叁辅连接在启动绕组线路中。绕组线圈壹主与绕组线圈壹辅磁动势串联，使副极身四径向内表面与主极身一径向内表面为ny极，并且使副极身二径向内表面与主极身二径向内表面为sy极。绕组线圈叁主与绕组线圈叁辅磁动势串联，使副极身四径向内表面与主极身四径向内表面为ny极，并且使副极身二径向内表面与主极身三径向内表面为sy极。启动绕组线路中绕组线圈壹主、绕组线圈壹辅、绕组线圈叁主、绕组线圈叁辅在电机气隙中合成磁场磁极极性是，主极身一、副极身四、主极身四组成一个定子磁极ny极，主极身二、副极身二、主极身三组成一个定子磁极sy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、绕组线圈肆辅、绕组线圈贰主、绕组线圈贰辅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、绕组线圈壹辅、绕组线圈叁主、绕组线圈叁辅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与启动绕组线路中绕组线圈共同作用产生定子旋转磁场。转子部件的鼠笼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。
所述电动机采用集中式绕组结构和电容移相启动方式，定子绕组绕制加工工艺简单、成本低，适用于微型电动机。所述电动机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，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。所述电动机能够实现变极变速，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。
附图说明
说明书附图是裂极电容移相变极变速异步电动机的结构图和示意图。其中图1是裂极电容移相变极变速异步电动机的轴测图。图2是转子部件的轴测图。图3是定子部件的轴测图。图4是定子绕组的轴测图。图5是定子铁芯部件的轴测图。图6是绕组铁芯的轴测图。图7是定子铁芯的轴测图。图8是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产生的磁场磁通路径示意图。图9是所述电动机在四极启动和运行状态时，启动绕组线路中绕组线圈产生的磁场磁通路径示意图。图10是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产生的磁场磁通路径示意图。图11是所述电动机在二极启动和运行状态时，启动绕组线路中绕组线圈产生的磁场磁通路径示意图。
说明书附图中大写字母N和S代表工作绕组线路中绕组线圈磁极极性，小写字母n和s代表工作绕组线路中绕组线圈在电机气隙中产生合成磁场磁极极性。说明书附图中字母Ny和Sy代表启动绕组线路中绕组线圈磁极极性，小写字母ny和sy代表启动绕组线路中绕组线圈在电机气隙中产生合成磁场磁极极性。虚线绘制的绕组线圈代表该绕组线圈在该图所示状态时未导通。
图中标注有连接磁轭一1、主极身一2、绕组铁芯一3、绕组线圈壹主4、副极身一5、绕组线圈壹辅6、转子部件7、主极身二8、连接磁轭二9、定子气隙内腔10、绕组铁芯二11、绕组线圈贰主12、副极身二13、绕组线圈贰辅14、连接磁轭三15、主极身三16、磁场方向17、磁力线路径18、绕组线圈叁主19、副极身三20、绕组线圈叁辅21、绕组铁芯三22、定子铁芯23、主极身四24、连接磁轭四25、转子旋转方向26、绕组线圈肆主27、副极身四28、绕组线圈肆辅29、绕组铁芯四30、转轴31、鼠笼32、鼠笼铁芯33、绕组骨架34、绕组线圈35、骨架通孔36、绕组空腔一37、绕组空腔二38、绕组空腔三39、绕组空腔四40、锁定榫头41、锁定凹槽42、隔磁磁桥43、隔磁凹槽44。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步叙述。
参照图1至图7，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。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。
参照图8至图11，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ny极，并且使主极身二8径向内表面为sy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ny极，并且使副极身二13径向内表面为sy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ny极，并且使主极身四24径向内表面为sy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ny极，并且使副极身四28径向内表面为sy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ny极，主极身二8与副极身二13组成一个定子磁极sy极，主极身三16与副极身三20组成一个定子磁极ny极，主极身四24与副极身四28组成一个定子磁极sy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ny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sy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ny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sy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ny极，主极身二8、副极身二13、主极身三16组成一个定子磁极sy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。
所述电动机采用集中式绕组结构和电容移相启动方式，定子绕组绕制加工工艺简单、成本低，适用于微型电动机。所述电动机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。所述电动机能够实现变极变速，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。
Claims (1)
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。
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Denomination of invention: Split-pole capacitor phase-shifting pole-changing variable speed asynchronous motor Effective date of registration: 20220831 Granted publication date: 20181012 Pledgee: Zhejiang Tailong Commercial Bank Co.,Ltd. Huzhou Deqing small and micro enterprise franchise sub branch Pledgor: Zhejiang Zhaofeng Motor Co.,Ltd. Registration number: Y2022330001996 |
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