CN1764045A - 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，其包括：定子，其具有定子线圈；感应鼠笼型转子，其可旋转地插入该定子的容置槽中。该感应鼠笼型转子具有：旋转轴，其位于该感应鼠笼型转子的中心；多个第一导电杆，其位于该感应鼠笼型转子外边缘部分且沿圆周方向具有相同的间隔；凸起部分，其位于该感应鼠笼型转子外圆周表面；和多个第二导电杆，其沿圆周方向安装于该凸起部分。该单相感应电动机还包括永磁转子，其可自由旋转地安装在该定子与该感应鼠笼型转子之间。

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，特别涉及一种能够减小电动机的驱动扭矩(driving torque)并能改变感应鼠笼型转子(induction cage rotor)的转速的单相感应电动机。
背景技术
通常，电动机是一种用于将电能转换成机械能的装置，并且根据所使用的电源分为直流(DC)电动机和交流(AC)电动机。直流电动机包括感应电动机、同步电动机、整流子式电动机等。
感应电动机具有永磁转子可自由旋转地安装在定子与感应鼠笼型转子之间的气隙(air gap)内的结构。当定子的旋转磁场使永磁转子以同步速度旋转时，从永磁转子产生的强磁通使感应鼠笼型转子旋转。
图1是表示根据传统技术的单相感应电动机的正视图，图2是表示根据传统技术的单相感应电动机中的永磁转子和感应鼠笼型转子的立体图，并且图3是表示根据传统技术的单相感应电动机中的永磁转子和感应鼠笼型转子的纵截面图。
如图所示，传统的单相感应电动机10包括：定子11，固定在壳体(未示出)内；感应鼠笼型转子13，其可旋转地安装在定子11的容置槽12中；永磁转子14，其可自由旋转地安装在定子11与感应鼠笼型转子13之间；以及轴15，其固定在感应鼠笼型转子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上，从而定子11能够具有N极或S极。
感应鼠笼型转子13的中心设置有轴孔13a，用于固定轴15，并且在感应鼠笼型转子13的外边缘部分的圆周方向上以相同间隔形成有多个导电孔13b。每个导电孔13b设置有导电杆(conductor bar)13c，并且在该导电杆13c的端部形成有端环(end ring)13d。
永磁转子14包括：框架14a，用于在其中心可旋转地连接轴15；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的旋转磁场自由旋转，以旋转感应鼠笼型转子13。在框架14a的中心设置有轴承15a。
下面将说明传统的单相感应电动机的运转。
当给定子线圈16通电时，定子线圈16产生旋转磁场。
定子线圈16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以同步速度自由旋转。永磁转子14产生具有强磁通量的旋转磁场，从而感应鼠笼型转子13通过所产生的旋转磁场而旋转。
但是，传统的单相感应电动机必须在恒定的耗电量下运转，从而使驱动性能(driving performance)降低，并且不能改变感应鼠笼型转子的速度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种单向感应电动机，其能降低驱动永磁转子所需的驱动电压，提高该单向感应电动机的驱动作用(driving function)，并能改变感应鼠笼型转子的转速。
本发明的另一个目的在于提供一种单向感应电动机，其能通过减小永磁体的尺寸来降低制造成本。
为了达到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，本发明提供一种单向感应电动机，包括：定子，其固定地安装在壳体内；感应鼠笼型转子，其可旋转地插入该定子的容置槽中。该感应鼠笼型转子具有：旋转轴，其位于该感应鼠笼型转子中心；多个第一导电杆，其位于该感应鼠笼型转子外边缘部分且沿圆周方向具有相同的间隔；凸起部分，其位于该感应鼠笼型转子的圆周表面，和多个第二导电杆，其沿圆周方向安装于该凸起部分。该单向感应电动机还包括永磁转子，其能自由旋转地安装在该定子与该感应鼠笼型转子之间。
所述第一导电杆插入沿圆周方向形成于该感应鼠笼型转子的外边缘部分的多个第一孔中；并且所述第二导电杆插入形成于该凸起部分的多个第二孔中。
该凸起部分从该感应鼠笼型转子的外圆周表面沿径向延伸，并且该永磁转子的永磁体优选为设置在与该凸起部分相对应的一侧。
该凸起部分和该永磁体优选为设置在沿轴向的同一直线上。
当设定所述第二导电杆沿轴向的长度为DL，该永磁体沿轴向的长度为ML时，优选地构成关系式DL≤(ML/2)。
所述第一导电杆和所述第二导电杆优选为由多个端环固定。
优选地，在该定子与该永磁体之间形成第一气隙，并且在该永磁体与该感应鼠笼型转子之间形成第二气隙。
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的进一步理解，其被并入到本说明书中并构成本说明书的一部分，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。
图中：
图1是表示根据传统技术的单相感应电动机的正视图；
图2是表示根据传统技术的单相感应电动机中的永磁转子和感应鼠笼型转子的立体图；
图3是沿图2的线I-I的截面图；
图4是表示根据本发明第一实施例的单相感应电动机的正视图；
图5是表示根据本发明第一实施例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是表示在根据本发明第一实施例的单相感应电动机中，第一导电杆和第二导电杆设置为与轴平行的状态的纵截面图；
图8示出了在根据本发明另一实施例的单相感应电动机中，第一导电杆设置为与轴平行，而第二导电杆相对于该轴倾斜的状态的纵截面图；
图9示出了在根据本发明又一实施例的单相感应电动机中，第一导电杆相对于该轴倾斜，而第二导电杆设置为与轴平行的状态的纵截面图；以及
图10示出了在根据本发明再一实施例的单相感应电动机中，第一导电杆和第二导电杆均相对于该轴倾斜的状态的纵截面图。
具体实施方式
现将详细介绍本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。
图4是表示根据本发明第一实施例的单相感应电动机的正视图，图5是表示根据本发明第一实施例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，并且图7是表示在根据本发明第一实施例的单相感应电动机中，第一导电杆和第二导电杆设置为与轴平行的状态的纵截面图。
如图所示，根据本发明的一个实施例的单相感应电动机100包括：定子110，固定地安装在壳体110a内；感应鼠笼型转子120，其可旋转地插入定子110的容置槽113中。该感应鼠笼型转子120具有：旋转轴127，其固定在该感应鼠笼型转子120的中心；多个第一导电杆121，其沿圆周方向以相同的间隔安装于该感应鼠笼型转子120外边缘部分；凸起部分123，其位于感应鼠笼型转子120的外圆周表面，和多个第二导电杆124，其沿圆周方向安装于该凸起部分123；该单相感应电动机100还包括永磁转子130，其可自由旋转地安装在定子110与感应鼠笼型转子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上，从而定子110能够具有N极或S极。
每个第一导电杆121插入每个第一孔125，所述第一孔125沿圆周方向形成于感应鼠笼型转子130的外边缘部分；并且每个第二导电杆124插入每个第二孔126，所述第二孔126形成于凸起部分123。第一导电杆121和第二导电杆124通过模铸(die casting)形成，并通常由铝制成。然而该第一导电杆121和该第二导电杆124也可以由铜制成。
在第一导电杆121和第二导电杆124的每个端部形成有铝制的端环121a。
凸起部分123从感应鼠笼型转子120的外圆周表面沿径向延伸地形成，并且永磁转子130的永磁体133设置在与该凸起部分123相对应的一侧。
永磁转子130包括：框架131，在其中心可旋转地连接有轴127；以及永磁体133，其具有圆筒形状，并沿圆周方向上连接于框架131的端部，从而永磁体133通过定子110的旋转磁场而自由旋转，以使感应鼠笼型转子120旋转。
凸起部分123的外圆周表面和永磁体133的外圆周表面优选为设置在轴向的同一直线上。也就是说，由于永磁体133安装在部分覆盖但不完全覆盖凸起部分123的位置上，从而凸起部分123的外圆周表面和永磁体133的外圆周表面没有阶梯地设置在同一直线上。
当设定第二导电杆124沿轴向的长度为DL，永磁体沿轴向的长度为ML时，优选地构成关系式DL≤(ML/2)。
第一气隙141形成在定子110与永磁体133之间，第二气隙142形成在永磁体133与感应鼠笼型转子120之间。
框架131设置有轴承127a，以使旋转轴127在该框架131的中心处平稳旋转。
下面将参考图8到图10说明根据本发明另一实施例的单相感应电动机中第一导电杆和第二导电杆的位置。
图8示出了在根据本发明另一实施例的单相感应电动机中，第一导电杆设置为与轴平行，而第二导电杆相对于该轴倾斜的状态的纵截面图。
如图8所示，第一导电杆221插入第一孔225，该第一孔225形成于感应鼠笼型转子220的外边缘部分；并且第二导电杆224插入第二孔226，该第二孔226形成于凸起部分223。第一导电杆221和第二导电杆224通过模铸形成。在第一导电杆221和第二导电杆224的每个端部形成有端环221a。
第一导电杆221设置为与轴227平行，而第二导电杆224相对于该轴227倾斜。
图9示出了在根据本发明又一实施例的单相感应电动机中，第一导电杆相对于轴倾斜，而第二导电杆设置为与轴平行的状态的纵截面图。
如图9所示，第一导电杆321插入第一孔325，该第一孔325沿圆周方向形成于感应鼠笼型转子320的外边缘部分；开且第二导电杆324插入第二孔326，该第二孔326形成于凸起部分323。
第一导电杆321和第二导电杆324通过模铸形成。在第一导电杆321和第二导电杆324的每个端部形成有端环321a，从而固定该第一导电杆321和该第二导电杆324。
第一导电杆321相对于轴327倾斜，而第二导电杆324设置为与轴327平行。
图10示出了在根据本发明再一实施例的单相感应电动机中，第一导电杆和第二导电杆均相对于轴倾斜的状态的纵截面图。
如图10所示，第一导电杆421插入第一孔425，该第一孔425沿圆周方向形成于感应鼠笼型转子420的外边缘部分；并且第二导电杆424插入第二孔426，该第二孔426形成于凸起部分423。第一导电杆421和第二导电杆424通过模铸形成。在第一导电杆421和第二导电杆424的每个端部形成有端环421a。
第一导电杆421和第二导电杆424相对于轴427倾斜。
在根据本发明又一实施例的单相感应电动机中，当第一导电杆和第二导电杆设置为与轴平行时，能提高感应电动机的驱动作用及效率，但噪音有所增加。
另一方面，当第一导电杆和第二导电杆相对于轴倾斜设置时，尽管降低了噪声但也降低了感应电动机的驱动作用及效率。
以下将参考图4到图7说明根据本发明的一个实施例的单相感应电动机的运转。
当给定子线圈111施加电压时，定子线圈111产生旋转磁场。
定子线圈111的旋转磁场使定子110产生旋转磁场。
定子110的旋转磁场被传送到永磁转子130，从而使永磁转子130以同步速度自由旋转。当永磁转子130的永磁体133自由旋转时，产生具有强磁通量的旋转磁场。通过永磁转子130的永磁体133自由旋转时所产生的旋转磁场，感应鼠笼型转子120旋转，从而可以在较低效率和较低噪声下驱动感应电动机。
凸起部分123有阶梯地形成在感应鼠笼型转子120的外圆周表面上，而且多个第二导电杆124沿圆周方向以相同的间隔安装于该凸起部分123。也就是说，由于永磁体133安装在部分覆盖但不完全覆盖感应鼠笼型转子120的位置上，凸起部分123的外圆周表面和永磁体133的外圆周表面没有阶梯地设置在同一直线上。因此，感应鼠笼型转子120的旋转力由从定子110产生的旋转磁场直接感应，从而能提高感应鼠笼型转子120的驱动作用。
如上所述，由于永磁体安装在部分覆盖但不完全覆盖感应鼠笼型转子的位置，感应鼠笼型转子不仅由永磁体的旋转磁场驱动，还由定子的旋转磁场驱动。从而能大大减小驱动扭矩以提高转子的驱动作用。同样，由于可以改变感应鼠笼型转子的转速，并可以减小永磁体的尺寸，所以能够大大降低制造成本。
由于在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，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，落入权利要求书的范围内或者与之等效的范围内的所有变化和修改都应包含于所附权利要求中。

Claims (10)

1、一种单相感应电动机，其包括：
定子，其固定地安装在壳体内；
感应鼠笼型转子，其可旋转地插入该定子的容置槽中，该感应鼠笼型转子具有：旋转轴，其位于该感应鼠笼型转子的中心；多个第一导电杆，其位于该感应鼠笼型转子的外边缘部分且沿圆周方向具有相同的间隔；凸起部分，其位于该感应鼠笼型转子的外圆周表面，和多个第二导电杆，其沿圆周方向安装于该凸起部分；以及
永磁转子，具能自由旋转地安装在该定子与该感应鼠笼型转子之间。
2、如权利要求1所述的单相感应电动机，其中所述第一导电杆插入沿圆周方向形成于该感应鼠笼型转子的外边缘部分的多个第一孔中；并且所述第二导电杆插入形成于该凸起部分的多个第二孔中。
3、如权利要求2所述的单相感应电动机，其中该凸起部分从该感应鼠笼型转子的外圆周表面沿径向延伸，并且该永磁转子的永磁体设置在与该凸起部分相对应的一侧。
4、如权利要求3所述的单相感应电动机，其中该凸起部分和该永磁体的外圆周表面设置在沿轴向的同一直线上。
5、如权利要求4所述的单相感应电动机，其中当设定所述第二导电杆沿轴向的长度为DL，该永磁体沿轴向的长度为ML时，构成关系式DL≤(ML/2)。
6、如权利要求2所述的单相感应电动机，其中所述第一导电杆和所述第二导电杆由多个端环固定。
7、如权利要求6所述的单相感应电动机，其中所述端环由铝制成。
8、如权利要求2所述的单相感应电动机，其中所述第一导电杆和所述第二导电杆中的至少一个导电杆与该旋转轴平行设置。
9、如权利要求2所述的单相感应电动机，其中所述第一导电杆和所述第二导电杆中的至少一个导电杆相对于于该旋转轴倾斜。
10、如权利要求2所述的单相感应电动机，其中在该定子与该永磁体之间形成有第一气隙，并且在该永磁体与该感应鼠笼型转子之间形成有第二气隙。
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