專(zhuān)利名稱(chēng):非正規(guī)單相變極繞組的設(shè)計(jì)方法及單相單繞多速電機(jī)的制作方法
本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域：
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一般的單相變極多速電機(jī)為雙繞組變極，來(lái)達(dá)到電機(jī)在多種速度下運(yùn)行。蘇聯(lián)及英國(guó)在早期提出過(guò)180°相帶變極繞組和正弦變極繞組，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，繞組系數(shù)低，電機(jī)效率低。本發(fā)明是與互完全不同繞組的設(shè)計(jì)方法，采用本發(fā)明的非正規(guī)單相變極繞組的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)單相單繞組多速電機(jī)，可以克服上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明目的是提高繞組系數(shù)，提高效率，簡(jiǎn)化工藝，節(jié)省材料。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于兩部分非正規(guī)單相變極繞組的設(shè)計(jì)方法以及采用這種方法設(shè)計(jì)出單相單繞組多速電機(jī)的電樞繞組。單相變極繞組的設(shè)計(jì)方法為，首先畫(huà)出電機(jī)槽磁勢(shì)矢量星形圖，利用磁勢(shì)矢量星形圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，在少極數(shù)下從磁場(chǎng)矢量圖上找到所需要的兩相磁勢(shì)分布，從這種磁勢(shì)矢量中再組成多極情況下所需要的兩相磁勢(shì)，按照磁勢(shì)量圖所組成的不同的相不同的極數(shù)來(lái)安排線圈的連接圖，這樣就可以從電機(jī)外改變接法，便可得到該種非正規(guī)單相變極繞組。為了使繞組應(yīng)用單相變極多速電機(jī)效果更為突出，設(shè)計(jì)時(shí)要將少極下和多極下兩種連接方式情況下，可將所需要兩相磁勢(shì)矢量之間的相位差設(shè)計(jì)在85°～95°之間，最佳設(shè)計(jì)為相位差為90°。并且當(dāng)該正規(guī)單相變極繞組應(yīng)用在電容運(yùn)行或單相變極多速電機(jī)中時(shí)，可將所需要的兩相磁勢(shì)矢量大小幅值設(shè)計(jì)成相等較為合適，當(dāng)該非正規(guī)單相變極繞組應(yīng)用在單相運(yùn)轉(zhuǎn)式單相變極多速電機(jī)中時(shí)，可將所需要的磁勢(shì)矢量的大小幅值設(shè)成2∶1的關(guān)系，即主相繞組流通電流所產(chǎn)生的磁勢(shì)矢量大小是輔助相繞組流通電流所產(chǎn)生的磁勢(shì)矢量大小的兩倍。
在多極運(yùn)行狀態(tài)下可將磁勢(shì)星形圖中每相磁勢(shì)的邊緣矢量所對(duì)應(yīng)的槽導(dǎo)體甩去不用，使該種電機(jī)在多極運(yùn)行狀態(tài)下的過(guò)載能力大大提高，并且可將這些槽中的導(dǎo)體截面積加大而匝數(shù)減少，以使該電機(jī)在少極數(shù)運(yùn)行狀態(tài)下也能正常工作。
本發(fā)明所說(shuō)的單相單繞組多速電機(jī)，其電樞繞組就是采用上述設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)出的非正規(guī)單相變極繞組。為了使該多速電機(jī)具有良好的性能，在電機(jī)運(yùn)行在高速或低速情況(即少極數(shù)或多極數(shù)運(yùn)行情況)，可設(shè)計(jì)該電機(jī)的非正規(guī)單相變極繞組的兩相磁勢(shì)矢量的相位差在85°～95°之間，最佳是相位差為90°。兩相磁勢(shì)矢量的小幅值，在設(shè)計(jì)電容運(yùn)行式單相單繞組多速電機(jī)時(shí)，可設(shè)計(jì)為兩種速度下相等。在設(shè)計(jì)單相運(yùn)轉(zhuǎn)式的單相單繞組多速電機(jī)時(shí)，可設(shè)計(jì)為兩相磁勢(shì)矢量大小在兩種速度運(yùn)時(shí)2∶1的關(guān)系，即主相繞組流通電流后產(chǎn)生的磁勢(shì)大小是輔助相繞組流通電流后所產(chǎn)生的磁矢量大小的兩倍。
本發(fā)明是非正規(guī)變極繞組設(shè)計(jì)方法發(fā)明與產(chǎn)品發(fā)明(采用這種電樞繞組設(shè)計(jì)方法的多速電機(jī))相結(jié)合的發(fā)明。其設(shè)計(jì)方法容易掌握，其產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，效率高，而且為單繞組變速，節(jié)省材料，比同功率的單速單相異步機(jī)體積大10%左右，而效應(yīng)不低于單速電機(jī)。如果在50～1000W功率等級(jí)范圍需要調(diào)速的單相異步電機(jī)上使用，可以提高配套使用機(jī)器的使用效率，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，節(jié)省能源。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)，空調(diào)機(jī)，排風(fēng)扇中，具有突出的優(yōu)越性。
附圖給出了目前最有實(shí)用意義的定子為24槽，4/6變極的非正規(guī)單相單繞組多速電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例子。此例分為兩種電機(jī)類(lèi)型。圖1到圖4表示的是單相運(yùn)轉(zhuǎn)式的單相單繞組多速電機(jī)。圖5到圖8表示的是電容運(yùn)行式的單相單繞組多速電機(jī)。圖9為假定電流流過(guò)線圈產(chǎn)生的磁勢(shì)向的示意圖。圖10為24槽，4/6非正規(guī)單相變極繞組連接展開(kāi)圖。圖中阿拉伯?dāng)?shù)字為電機(jī)的槽編號(hào)，槽號(hào)上帶一橫(如7)表示將該槽的磁勢(shì)矢量通過(guò)反接使之反向。圖中星形圖實(shí)線表示電機(jī)主相磁勢(shì)矢量，虛線表示輔助相磁勢(shì)矢量。下面再逐一說(shuō)明。
圖一表示單相運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)四級(jí)時(shí)磁勢(shì)矢量星形圖。
圖二表示單相運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)六級(jí)時(shí)磁勢(shì)矢量星形圖。
圖三表示單相運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)四級(jí)時(shí)主相繞組接線圖。
圖四表示單相運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)六級(jí)時(shí)主相繞組線圖。
圖五表示電容運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)四級(jí)時(shí)磁勢(shì)矢量星形圖。
圖六表示電容運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)六級(jí)時(shí)磁勢(shì)矢量星形圖。
圖七表示電容運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)四級(jí)時(shí)主相繞組連接圖。
圖八表示電容運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)六級(jí)時(shí)主相繞組連接圖。
圖九為假定電流流過(guò)線圈產(chǎn)生磁勢(shì)方向的示意圖。
圖中i表示流過(guò)線圈的電流，箭頭表示瞬時(shí)方向。
圖中1為表示槽號(hào)1。
圖十為24槽，4/6非正規(guī)單相變極繞組的連接展示圖。圖中阿拉伯字代表該電機(jī)的槽的槽號(hào)。A1，A1，X1，X2，B1，B2，Y1，Y2為該繞組展開(kāi)圖的繞組抽頭記號(hào)。
本發(fā)明的實(shí)施例如下，首先按電機(jī)的槽數(shù)，極數(shù)，畫(huà)出電機(jī)磁勢(shì)星形圖，利用已知的磁勢(shì)矢量星形圖可以排出具體的繞組圖，下面以24槽，4/6變極電容運(yùn)行繞組為例，說(shuō)明其主要步驟(1)根據(jù)兩種極數(shù)下的磁勢(shì)星形圖確定需要反向矢量的編號(hào)，該繞組的磁勢(shì)星形圖見(jiàn)圖5與圖6，從圖中可以看出需要反向的矢量編號(hào)A相3，4，8，9，13，14。
B相5，6，7，10，11，12。
(2)以每個(gè)線圈上層邊所在的槽號(hào)與矢量圖中矢量的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，并假定線圈中流過(guò)的電流為順時(shí)針旋向時(shí)產(chǎn)生正向的磁勢(shì)，對(duì)應(yīng)的磁勢(shì)矢量為正號(hào)，見(jiàn)附圖9。
(3)將換極過(guò)程中每相不反向的矢量對(duì)應(yīng)的線圈串成一路，而反向矢量對(duì)應(yīng)的線圈串成另一路。串聯(lián)時(shí)，正號(hào)矢量對(duì)應(yīng)的線圈其電流應(yīng)成為順時(shí)針旋向，而負(fù)號(hào)矢量(編號(hào)上面帶橫杠的)對(duì)應(yīng)的線圈其電流應(yīng)為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，該電機(jī)的繞組展開(kāi)圖如附圖10所示。
按該繞組圖試制4/6變極單相雙速排氣風(fēng)扇電機(jī)，該雙速電機(jī)采用與單速排風(fēng)扇電機(jī)同樣的定、轉(zhuǎn)子鐵芯和風(fēng)扇葉片，所得試驗(yàn)結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種非正規(guī)單相變極繞組的設(shè)計(jì)方法，其特征在于該繞組的設(shè)計(jì)方法為利用磁勢(shì)矢量星形圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，在少極下找到所需要的兩相磁勢(shì)分布，從這種磁勢(shì)矢量中再組成多極情況下所需要的兩相磁勢(shì)，按照磁勢(shì)矢量圖所組成的不同相，不同的極數(shù)安排線圈連接圖，這樣可以從電機(jī)外部變接法，便可得到該非正規(guī)單相變極繞組。
2.按照權(quán)項(xiàng)1所述的非正規(guī)單相變極繞組，其特征在于該繞組設(shè)計(jì)成少極下和多極下兩種連接方式情況下，兩相磁勢(shì)矢量的相位差應(yīng)在85°～95°之間，兩相磁勢(shì)矢量的大小，設(shè)計(jì)成相等的電容運(yùn)行式非正規(guī)單相變極繞組，設(shè)計(jì)成2∶1的為單相運(yùn)轉(zhuǎn)式非正規(guī)單相變極繞組，并且該非正規(guī)單相變極繞組在多極連接時(shí)，將磁勢(shì)矢量圖中每相磁勢(shì)的邊緣矢量所對(duì)應(yīng)的槽導(dǎo)體甩去不用，僅在少極數(shù)時(shí)利用，但必須將這些槽中導(dǎo)體截面積加大而匝數(shù)減少。
3.一種單相繞組多速電機(jī)，其特征在于該多速電機(jī)采用權(quán)項(xiàng)1所說(shuō)的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)該多速電機(jī)的電樞繞組，其電樞繞組為非正規(guī)單相變極繞組。
4.按照權(quán)項(xiàng)3所說(shuō)的單相單繞組多速電機(jī)，其特征在于該多速電機(jī)采用的這種非正規(guī)單相變極繞組，設(shè)計(jì)為少極數(shù)下和多極數(shù)下的兩相磁勢(shì)矢量相位差在85°～95°之間，兩相磁勢(shì)矢量的大小，在電容式運(yùn)行的單相繞組多速電機(jī)中，設(shè)計(jì)成相等，對(duì)單相運(yùn)轉(zhuǎn)式的單相單繞多速電機(jī)中，設(shè)計(jì)成2∶1的關(guān)系。
專(zhuān)利摘要
單相異步電機(jī)采用非正規(guī)的單繞組變極繞組進(jìn)行變極調(diào)速，其出線端頭數(shù)目不多于6個(gè)，利用切除部分線圈的方法提高低速運(yùn)行時(shí)的過(guò)載能力，而又不增加生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，比以往的單相變極異步電機(jī)工藝簡(jiǎn)單。耗材料少而且效率高。
文檔編號(hào)H02K17/02GK85103143SQ85103143
公開(kāi)日1987年5月13日 申請(qǐng)日期1985年4月30日
發(fā)明者汪國(guó)粱, 黃健 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan