專(zhuān)利名稱(chēng)：電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇及其電機(jī)電容量和匝數(shù)的調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇及其電動(dòng)機(jī)電容量和匝數(shù)的調(diào)整方法，在國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)表中，分類(lèi)屬于F04D25/08以及H02K3/28、H02K17/08或H02K19/04。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)技術(shù)的電容電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇是在電動(dòng)機(jī)定子鐵芯按規(guī)定空間角度差布置主相繞組和副相繞組以及使副相繞組串聯(lián)電容器后與主相繞組并聯(lián)接往電源(簡(jiǎn)稱(chēng)并聯(lián)式電容電機(jī))，主相繞組的電感特性使主相繞組電流滯后電源電壓，副相繞組串聯(lián)電容器的特性使副相繞組電流超前電源電壓，因而超前主相繞組電流，配合在定子鐵芯上分布的二相繞組空間角度差，即產(chǎn)生自主相繞組位置向副相繞組位置旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。問(wèn)題是，當(dāng)風(fēng)扇的功率比較小而額定電壓較高時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組匝數(shù)過(guò)多而線(xiàn)徑過(guò)細(xì)，生產(chǎn)中繞線(xiàn)費(fèi)時(shí)且容易發(fā)生斷線(xiàn)。同時(shí)，風(fēng)扇用電容電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇及其電機(jī)電容量和匝數(shù)的調(diào)整方法，可改善繞線(xiàn)工藝和減少計(jì)算工作量，使風(fēng)扇獲得較佳的性能。本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的電動(dòng)機(jī)的技術(shù)方案是，一種電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，包括葉輪和直接驅(qū)動(dòng)葉輪的電動(dòng)機(jī)；葉輪為注塑成型，直徑不大于300mm ；電動(dòng)機(jī)包括定子、 轉(zhuǎn)子和電容器，定子包括鐵芯、主相繞組和副相繞組，主相繞組、副相繞組在定子鐵芯上按照規(guī)定的空間角度差布置，其特征在于所述副相繞組和電容器并聯(lián)后與主相繞組串聯(lián)接往電源。這樣連接的電動(dòng)機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)串聯(lián)式電容電機(jī))的副相繞組電流落后于主相繞組電流，配合在定子鐵芯上分布的二相繞組空間角度差，即產(chǎn)生自副相繞組位置向主相繞組位置旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，即與傳統(tǒng)技術(shù)的并聯(lián)式電容電機(jī)相比，二種電動(dòng)機(jī)若主副繞組的布置相同，旋轉(zhuǎn)方向?qū)⑾喾?；?duì)其中之一調(diào)反主副繞組布置位置或一相繞組連接的首末端，旋轉(zhuǎn)方向即可為相同。然而，由于主相回路與副相回路為串聯(lián)接往電源，二相繞組上的電壓將低于電源電壓，相比于傳統(tǒng)技術(shù)二相繞組上的電壓等于甚至高于電源電壓顯著下降，因而可使繞組的匝數(shù)減少并使用較粗的線(xiàn)徑，從而提高繞線(xiàn)速度和減少斷線(xiàn)。這樣的設(shè)計(jì)更適合功率比較小的電動(dòng)機(jī)，故其驅(qū)動(dòng)的葉輪比較小，規(guī)格通常為 50mm或75mm ；最大不宜超過(guò)300mmo該風(fēng)扇電機(jī)的電容量和匝數(shù)的調(diào)整方法包括以下步驟1)在所述定子鐵芯嵌線(xiàn)并使用所述轉(zhuǎn)子制作二相繞組電動(dòng)機(jī)樣機(jī)，該樣機(jī)的二相繞組在定子鐵芯上布置的空間電角度差為90°，使該電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)葉輪在額定工作點(diǎn)達(dá)到對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，其中一相繞組的有效匝數(shù)為Wm，所連接的電源電壓為Um，測(cè)定此時(shí)該相回路的電導(dǎo) g與電納b；
幻擬設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的主相繞組有效匝數(shù)W/、副相繞組有效匝數(shù)Wa'和副相繞組并聯(lián)電容量C'按如下公式Wm' =Wffl. Un/(Uffl(l+(g/b)2)0·5)；Wa' =Wffl. (g/b) . UN/(Uffl(l+(g/b)2)0·5)；C' = {b+bVi)/{2n · ··υΝ7(υω2(1+(βΑ)2)))。式中:UN—擬設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的額定電壓；f——擬設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的額定頻率。該調(diào)整方法巧妙地利用電動(dòng)機(jī)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)不存在負(fù)序分量，因而借助于常規(guī)的電工實(shí)驗(yàn)就可得到的電導(dǎo)g與電納b作為電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算所需正序電導(dǎo)與電納的數(shù)值，從而省略現(xiàn)有技術(shù)對(duì)正序電導(dǎo)與電納相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算，并以電導(dǎo)g與電納b為基礎(chǔ)，計(jì)算出擬設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的主相繞組有效匝數(shù)W/、副相繞組有效匝數(shù)Wa'和電容量C'；尤其是該實(shí)驗(yàn)在必定包括工藝因素的對(duì)稱(chēng)電動(dòng)機(jī)上進(jìn)行，因而直接獲得與風(fēng)扇現(xiàn)有結(jié)構(gòu)工藝一致的準(zhǔn)確結(jié)果，使擬設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)獲得較佳的性能。本發(fā)明技術(shù)方案及其典型設(shè)計(jì)將在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步說(shuō)明。


以下附圖用于說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。圖1是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)定子鐵心槽型示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)電路圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例為設(shè)計(jì)調(diào)整而制作的二相繞組電動(dòng)機(jī)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)電流、電壓矢量圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例換氣扇結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例是在現(xiàn)有技術(shù)常見(jiàn)的電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)的換氣扇的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。 該換氣扇的基本結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要包括葉輪1和電動(dòng)機(jī)10 ；葉輪為注塑成型，直徑為 75mm;電動(dòng)機(jī)10為內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，包括定子3和鼠籠轉(zhuǎn)子4。定子鐵芯沖片如圖1為方形圓角，開(kāi)均勻開(kāi)口平底槽8槽(也可為異性槽、閉口槽和圓底槽)，8個(gè)齒中4個(gè)齒位于4直線(xiàn)段對(duì)稱(chēng)軸，另4個(gè)齒位于4角圓弧段的對(duì)稱(chēng)軸，每齒各繞一具有絕緣框架的線(xiàn)圈元件6。 上述為本發(fā)明實(shí)施例繼承現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)。本發(fā)明實(shí)施例換氣扇對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)設(shè)計(jì)如下——電動(dòng)機(jī)10的繞組結(jié)構(gòu)和接線(xiàn)如圖2。連接于端子ml、m2的主相繞組由位于鐵芯5沖片4直線(xiàn)段的對(duì)稱(chēng)軸(見(jiàn)圖1)序號(hào)為1、3、5、7(見(jiàn)圖2)共4個(gè)齒上的4個(gè)線(xiàn)圈元件按4極串聯(lián)組成；連接于端子al、a2的副相繞組由位于鐵芯5沖片4角圓弧段的對(duì)稱(chēng)軸上(見(jiàn)圖1)序號(hào)為2、4、6、8(見(jiàn)圖2)共4個(gè)齒上的4個(gè)線(xiàn)圈元件按4極串聯(lián)組成，且副相繞組al-a2并聯(lián)電容器C后與主相繞組ml_m2串聯(lián)接往220V單相電源。顯然，該實(shí)施例中主副相繞組在定子鐵芯上的分布空間角度差為45°，對(duì)于4極電動(dòng)機(jī)，相應(yīng)的分布電角度差即為90°。為了使本實(shí)施例換氣扇電動(dòng)機(jī)達(dá)到對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，獲得最高的效率和最小的電磁振動(dòng)，其電容量和匝數(shù)按以下方法調(diào)整。首先，如前述在圖1所示定子鐵芯上嵌線(xiàn)為二相繞組電動(dòng)機(jī)，按照?qǐng)D3接線(xiàn)為并聯(lián)式電容電機(jī)和聯(lián)接測(cè)試儀表，二相繞組電動(dòng)機(jī)10’的主相繞組11的匝數(shù)為Wm，副相繞組12 匝數(shù)為Wa。來(lái)自電網(wǎng)的220V單相電源的中性線(xiàn)N極與主相繞組11和副相繞組12的公共連接點(diǎn)相連。自耦調(diào)壓器20和自耦調(diào)壓器40的輸入端連接于相線(xiàn)A極和中性線(xiàn)N極，自耦調(diào)壓器20的調(diào)壓輸出端經(jīng)電參數(shù)測(cè)量?jī)x30連接主相繞組11的輸入端，自耦調(diào)壓器40 的調(diào)壓輸出端經(jīng)電參數(shù)測(cè)量?jī)x50和可調(diào)電容箱60連接副相繞組12的輸入端。電參數(shù)測(cè)量?jī)x30由電壓表31、功率表32和電流表33組成，分別檢測(cè)輸入主相繞組11的電壓、電流和功率Um、Im和Pm并可以此計(jì)算得到或顯示其功率因數(shù)Φω。電參數(shù)測(cè)量?jī)x50由電壓表 51、功率表52和電流表53組成，分別檢測(cè)輸入副相繞組12和電容箱60的電壓、電流和功率Ua。、Ia和Pa并可以此計(jì)算得到或顯示其功率因數(shù)Φ3。電容箱60由多個(gè)電容器61和換接開(kāi)關(guān)62組成，旋轉(zhuǎn)換接開(kāi)關(guān)62即可改變電容箱60的電容量C。電動(dòng)機(jī)10’按以上電路連接后裝入換氣扇整機(jī)運(yùn)行，觀(guān)察電參數(shù)測(cè)量?jī)x30和電參數(shù)測(cè)量?jī)x40各儀表的示值，同時(shí)觀(guān)察換氣扇的啟動(dòng)和運(yùn)行性能，必要時(shí)把電動(dòng)機(jī)10’單獨(dú)裝往電動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)，測(cè)定其啟動(dòng)力矩和在額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)時(shí)的功率、效率和噪聲振動(dòng)，同時(shí)調(diào)整電容箱60的電容量以及自耦調(diào)壓器20的輸出電壓和自耦調(diào)壓器40的輸出電壓，使所述性能以標(biāo)準(zhǔn)要求為目標(biāo)達(dá)致最佳，并在額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)調(diào)整為WfflIffl = WaIaPm = Pa，或者 -^^ = 90°。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)10’達(dá)到對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，記錄電參數(shù)測(cè)量?jī)x30顯示的電壓、電流和功率 Um> Im 和 Pm。二相繞組電動(dòng)機(jī)也可以嵌線(xiàn)為對(duì)稱(chēng)二相繞組電動(dòng)機(jī)(Wm = Wa)，接往對(duì)稱(chēng)二相電源運(yùn)行。該電動(dòng)機(jī)將總是處于對(duì)稱(chēng)運(yùn)行狀態(tài)，僅調(diào)整電源電壓，使所述性能以標(biāo)準(zhǔn)要求為目標(biāo)達(dá)致最佳即可。記錄額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)主相的電壓、電流和功率um、Iffl和Pm。把上述Um、Iffl和Pm值代入如下公式計(jì)算相回路的電導(dǎo)g與電納b :

COSOm = pm/UmIm g = Im/UmCOSOm =Pm/Um2b = Im/Um*SinOm本實(shí)施例換氣扇擬設(shè)計(jì)的串聯(lián)式電容電動(dòng)機(jī)10的主相繞組有效匝數(shù)Wm'、副相繞組有效匝數(shù)Wa'和電容量C'按如下計(jì)算Wm' =Wffl-Un/(Uffl(l+(g/b)2)0·5)；Wa' = Wm. (g/b) .UN/^a+fe/b)2)0 5)；C' = {b+bVi)/{2n .f .UN7(Um2(l+(g/b)2)))。本實(shí)施例換氣扇串聯(lián)式電容電動(dòng)機(jī)10實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)例計(jì)算如下。電動(dòng)機(jī)10的額定電壓Un為220V和額定頻率f為50HZ。1、對(duì)稱(chēng)二相繞組電動(dòng)機(jī)的測(cè)試結(jié)果
對(duì)稱(chēng)二相繞組電動(dòng)機(jī)主副繞組均為2000匝，裝入換氣扇整機(jī)運(yùn)行，接往對(duì)稱(chēng)二相電源在額定工作點(diǎn)運(yùn)行，對(duì)相回路測(cè)得
權(quán)利要求
1.一種電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，包括葉輪和直接驅(qū)動(dòng)葉輪的電動(dòng)機(jī)；葉輪為注塑成型， 直徑不大于300mm ；電動(dòng)機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和電容器，定子包括鐵芯、主相繞組和副相繞組， 主相繞組、副相繞組在定子鐵芯上按照規(guī)定的空間角度差布置，其特征在于所述副相繞組和電容器并聯(lián)后與主相繞組串聯(lián)接往電源。
2.一種如權(quán)利要求1所述風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)的電容量和匝數(shù)的調(diào)整方法，其特征在于，包括以下步驟1)在所述定子鐵芯嵌線(xiàn)并使用所述轉(zhuǎn)子制作二相繞組電動(dòng)機(jī)樣機(jī)，該樣機(jī)的二相繞組在定子鐵芯上布置的空間電角度差為90°，使該電動(dòng)機(jī)在額定工作點(diǎn)達(dá)到對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，其中一相繞組的有效匝數(shù)為Wm，所連接的電源電壓為Um，測(cè)定此時(shí)該相回路的電導(dǎo)g與電納b ；2)擬設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的主相繞組有效匝數(shù)W/、副相繞組有效匝數(shù)Wa'和副相繞組并聯(lián)電容量C'按如下公式Wffl' = Wffl-Un/(Uffl (l+(g/b)2)0·5)；Wa' =Wffl- (g/b) .UN/(Uffl(l+(g/b)2)0·5)；C' = (b+bVg2)/^ . f-Un2/(Uffl2 (1+(g/b)2)))；式中UN——擬設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的額定電壓；f——擬設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的額定頻率。
3.按照權(quán)利要求2所述風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)的電容量和匝數(shù)的調(diào)整方法，其特征在于，所述對(duì)稱(chēng)運(yùn)行是副相繞組電流與主相繞組電流的相位差為90°，且副相繞組電流與副相繞組有效匝數(shù)的乘積等于主相繞組電流與主相繞組有效匝數(shù)的乘積。
全文摘要
一種電容電機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)注塑成型和直徑不大于300mm葉輪；電動(dòng)機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和電容器，主相繞組、副相繞組在定子鐵芯上按照規(guī)定空間角度差布置，副相繞組和電容器并聯(lián)后與主相繞組串聯(lián)接往電源。電動(dòng)機(jī)的電容量和匝數(shù)的調(diào)整方法包括以下步驟1)制作二相繞組電動(dòng)機(jī)樣機(jī)，二相繞組在定子鐵芯的空間電角度差為90°，使該電動(dòng)機(jī)在額定工作點(diǎn)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，其一相繞組的有效匝數(shù)為Wm，所連接的電源電壓為Um，測(cè)定該相回路的電導(dǎo)g與電納b；2)擬設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的主相有效匝數(shù)Wm′、副相有效匝數(shù)Wa′和電容量C′按如下公式Wm′＝Wm·UN/(Um(1+(g/b)2)0.5)；Wa′＝Wm·(g/b)·UN/(Um(1+(g/b)2)0.5)；C′＝(b+b3/g2)/(2π·f·UN2/(Um2(1+(g/b)2)))；式中UN——擬設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的額定電壓；f——擬設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的額定頻率。相比傳統(tǒng)技術(shù)，該設(shè)計(jì)改善繞線(xiàn)工藝和減少計(jì)算工作量并獲得較佳性能。
文檔編號(hào)F04D25/08GK102518592SQ20111043365
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月17日
發(fā)明者區(qū)長(zhǎng)釗, 潘海輝 申請(qǐng)人:葉露微