一種家用換氣扇設計方法
2023-05-30 22:19:06
專利名稱：一種家用換氣扇設計方法
技術領域：
本發明涉及一種家用換氣扇設計方法，在國際專利分類表中，分類屬於
H02K17/08或H02K3/28。
背景技術：
家用換氣扇大多數使用單相電容運轉電動機直接傳動葉輪。單相電容運 轉電動機則傳統上使用二相繞組，現有技術提出了使用三相繞組，即其定子具 有星形或三角形連接的三相繞組及其連接單相電源二極的二個輸入端子和經 電容器連接所述單相電源其中一極的第3個輸入端子。其中，星形連接者即 Y接線單相電容運轉電動機。三相繞組的相帶通常為n/3或"/6，小於二相 繞組的相帶:n/2，有利於提高繞組係數和削弱危害嚴重的三次諧波，因而降 低成本和改善性能。與傳統單相電容運轉電動機的設計類似，為提高額定狀 態時的效率，也希望Y接線單相電容運轉電動機此時在圓形旋轉磁場下工 作，為此需要選擇適合的各相繞組匝數比和電容量。《單相異步電動機及其 應用(合成電流分析方法)》(孫雲鵬，機械工業出版社1987年北京第1 版)給出了有關計算公式。但Y接線單相電容運轉電動機比傳統二相繞組電 動機增加了一維設計變量，按照公式進行的理論計算量大大增加，尤其是各 種工藝因素影響計算的準確性，因而難以獲得較佳的性能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提出一種家用換氣扇設計方法，可以減 少電磁計算工作量且直接包含工藝因素而獲得較準確的結果，使換氣扇具有 較佳的性能。
本發明解決所述技術問題的技術方案是， 一種家用換氣扇設計方法，該 換氣扇由單相電容運轉電動機直接傳動葉輪，電動機的定子繞組包括主相、 副相和中間相按Y連接的三相繞組，主相的電源輸入端子和中間相的電源輸 入端子接往單相電源二極，副相的電源輸入端子經電容器接往主相的電源輸
入端子；其特徵在於該設計方法包括以下步驟
1)確定擬設計換氣扇電動機的設計輸入參數，包括 ——額定電壓；包括額定頻率； ——換氣扇額定轉速；
——定子，包括其鐵心和繞組形式； ——轉子；
2 )以所述設計輸入參數製作三相電動機樣機；
3 )所述三相電動機樣機安裝於換氣扇內輸入三相電源傳動換氣扇的葉 輪運行，湖U定電動機此時的相端正序電阻i^與相電抗J^ ;
4)以三相電動機樣機的其中二相繞組作為擬設計^動機的主相、副相 繞組；中間相繞組對主相繞組的有效匝數比L按以下公式
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電容器的容抗Xc按以下公式
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該設計方法巧妙地利用已十分成熟的三相電動機的設計製造方法，以及 三相對稱電動機輸入三相對稱電源運行在所有工作點均不存在負序分量，因 而藉助於常規的電工實驗即可得到現有技術用於進一步計算所需正序相電阻 月^與相電抗Z,數值，因而省略之前所需對^,與j^相當複雜的計算；尤
其是該實驗在必定包括工藝因素的三相'電動機ri機上il行，因而直接獲得與
現有結構工藝一致的準確結果，使擬設計電動機獲得較佳的性能。 本發明技術方案及其典型設計將在具體實施方式
中進一步說明。
以下附圖用於說明本發明的具體實施方式
。
圖1是本發明實施例擬設計換氣扇電動機的繞組展開和接線圖； 圖2是本發明實施例實驗三相電動機繞組展開和接線具體實施例方式
本發明實施例擬設計Y接線換氣扇用單相電容運轉電動機繞組展開和接 線如圖1所示，使用24槽定子嵌線為節距等於5的三相4極單層繞組，主相 繞組的始端接引出線A，副相繞組的始端接引出線B，中間相繞組的始端接引 出線C，三相繞組的末端連結於N，引出線B經電容器接往引出線A。使用
時，引出線A和引出線C接往單相電源；換氣扇額定電壓220V，額定頻率 50Hz，額定轉速1350r/m;在測功機上對換氣扇的葉輪在額定轉速1350r/m 時測得軸功率為58W。
利用如下現有電動機結構製造實驗三相電動機樣機，包括-
——定子鐵心，外徑108mm,內徑70mm， 24槽；
——鑄鋁轉子。
對以上結構按照以下額定值
——電壓220V;
——頻率50Hz;
——輸出功率58W;
——轉速1350r/m，
應用《中小型三相電動機電磁計算程序》(第1機械工業部上海電器科學研 究所，1971年)或《微型三相單相電動機電磁設計程序》(廣州電器科學研 究所，1982年)進行嵌線為4極、單層和節距為5的三相電動機繞組電磁設 計。計算結果為每槽導體數96。
圖2所示為該實驗三相電動機繞組展開和接往線電壓為220V和50Hz的 三相四線電源測定相電壓、電流和功率的實驗接線周。
使該實驗三相電動機安裝於實際換氣扇，按圖連接儀表和電源並傳動實 際葉輪運行，這時換氣扇仍應轉速約1350r/m，電動機的輸出功率約58W;測 試結果為 '——相電壓U二127V;
——相電流I二O. 52A;
——相功率P二32W， 代入如下公式計算相端正序電阻與電抗Z/m數值
ym = i /m X tanarccos OVI/U;) 二213 Q
此時，得到擬設計電動機的電磁設計如下
a)以實驗三相電動機樣機的定子鐵心和轉子作為擬設計電動機的定子鐵 心和轉子，包括
——定子鐵心，外徑108mm，內徑70mm， 24槽；
——鑄鋁轉子；b) 以實驗三相電動機樣機的A相和B相繞組作為擬設計電動機的主相
和副相繞組，即每槽導體數為96和繞組形式不變；
c) 代入如下公式得到擬設計電動機的中間相繞組對主相繞組的有效匝數
比L
Z = ^i^A —丄=1.06
d) 按照L把三相電動機樣機C相繞組調整為擬設計電動機的中間相繞 組，擬設計電動機的中間相繞組每槽導體數為96X 1.06二102，並按相近槽 滿率的原則把線徑縮小為原線徑的0. 97倍，繞組形式不變；
e) 按以下公式計算電容器的容抗Xc:
Xc = 2jr/; 二426Q
按此求得電容量為7.5微法。
實驗表明，按此設計的換氣扇電動機在額定工作點具有實驗三相電動機 樣機性能。圖2所示為對實驗三相電動機樣機使用三相四線電源測定相電 壓、電流和功率。當然，也可以使用三相三線電源測定線電壓、電流和總功 率的實驗接線，以1/3總功率作為公式中的相功率P的數值。此外，可通過 修正電壓對實驗三相電動機樣機額定工作點的狀態進行調整，或者當擬設計 電動機按照實驗測試計算結果的相電壓與額定電壓有偏離時，對上述實驗測 試計算結果按額定電壓對實驗電壓的正比例關係修正各繞組每槽導體數以及 平方關係修正電容器的容抗Xc。 '
權利要求
1 一種家用換氣扇設計方法，該換氣扇由單相電容運轉電動機直接傳動葉輪，電動機的定子繞組包括主相、副相和中間相按Y連接的三相繞組，主相的電源輸入端子和中間相的電源輸入端子接往單相電源二極，副相的電源輸入端子經電容器接往主相的電源輸入端子；其特徵在於該設計方法包括以下步驟1)確定擬設計換氣扇電動機的設計輸入參數，包括——額定電壓；包括額定頻率；——換氣扇額定轉速；——定子，包括其鐵心和繞組形式；——轉子；2)以所述設計輸入參數製作三相電動機樣機；3)所述三相電動機樣機安裝於換氣扇內輸入三相電源傳動換氣扇的葉輪運行，測定電動機此時的相端正序電阻Rfm與相電抗Xfm；4)以三相電動機樣機的其中二相繞組作為擬設計電動機的主相、副相繞組；中間相繞組對主相繞組的有效匝數比L按以下公式<![CDATA[ L= 3 2 Xfm Rfm - 1 2 ]]>電容器的容抗Xc按以下公式Xc＝2Xfm。
全文摘要
一種家用換氣扇設計方法，換氣扇電動機直接傳動葉輪，其定子繞組包括主相、副相和中間相按Y連接的三相繞組，主相和中間相的電源輸入端子接往單相電源二極，副相的電源輸入端子經電容器接往主相的電源輸入端子；按以下步驟設計1)確定擬設計換氣扇電動機的輸入參數；2)以所述參數製作三相電動機樣機；3)該樣機安裝於換氣扇內輸入三相電源傳動葉輪運行，測定電動機此時的相端正序電阻Rfm與相電抗Xfm；4)以所述樣機的其中二相繞組作為擬設計電動機的主相、副相繞組；中間相繞組對主相繞組的有效匝數比L按以下公式 L＝(√3/2)(Xfm/Rfm)-(1/2)，電容器容抗Xc按以下公式 Xc＝2Xfm。該方法可省略對Rfm與Xfm複雜的計算，獲得與現有結構工藝一致的結果，使換氣扇有較佳性能。
文檔編號H02K15/00GK101359858SQ20081014890
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月9日 優先權日2008年9月9日
發明者翔 劉, 區耀漢, 區長釗, 張軍清, 梁健忠, 譚煜民, 黃增超 申請人:江門市金羚排氣扇製造有限公司