定向起動的單相永磁同步電動機的製作方法

2023-05-12 06:49:56 1

專利名稱：定向起動的單相永磁同步電動機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於永磁同步電動機技術領域。
單相永磁同步電動機有兩個明顯的缺點(1)轉子旋轉方向不定，勵磁線圈通電後轉子既可能順時針方向旋轉又可能逆時針方向旋轉。(2)起動轉矩小，效率低。當外部負載的慣性矩(moment of inertia)較大時電動機往往不能自行起動，轉子相對於定子在平衡點或稱「死點」(dead point)附近擺振，需要另加輔助定向起動裝置。
中國待審發明專利85102741公開了一種機械起動器，由扭簧甲、扭簧乙、撞塊、止塊、平衡杆和殼體等組成。扭簧甲一頭固定在與定子聯接的裝有撞塊的長管軸上，另一頭固定在裝有止塊的殼體上，殼體外接平衡杆，電動機通電後扭簧甲兩頭的撞塊和止塊互相撞擊使平衡杆往復轉動，轉角逐步增大，從而將轉子牽入同步轉速。該機械起動器的缺點是(1)平衡杆往復轉動增大轉角的過程較緩慢，因此電動機起動較慢。(2)撞塊和止塊在扭簧甲和平衡杆的作用下相互反覆撞擊使結構零件容易鬆動。(3)定向旋轉的可靠性差。
本實用新型的目的是解決永磁同步電動機技術領域長期未能妥善解決的定向和起動轉矩小、效率低的技術難題，提供一種定向起動快，結構零件不易鬆動，定向旋轉可靠、效率高的同步電動機，特別適用於小型電器設備。
本實用新型由電動機主體、起動器、定向器和安裝部件構成。起動器固定在芯軸上，定向器裝在轉子延伸軸上，外部負載與定向器外殼聯接。外殼和外部負載的慣性矩大於轉子的慣性矩。起動器和定向器使轉子越過「死點」定向起動。由於慣性矩較小的轉子比慣性矩較大的外殼和外部負載先起動，因此本同步電動機起動較容易，能較快地以較小的起動轉矩驅動有較大慣性矩的外部負載。
起動器由圓盤、圓柱銷、橡膠圈、螺釘和拉力彈簧構成。圓盤固定在芯軸上，圓柱銷和螺釘裝在圓盤邊緣，橡膠圈套在圓柱銷上，拉力彈簧一頭固定在螺釘上，另一頭固定在一條安裝杆下端。起動器使轉子越過「死點」起動運轉。
定向器由軸套、外殼、塑膠(或橡膠)襯套、內、外螺旋彈簧組成。主要起定向作用。
以下參照圖1－圖3詳細說明本實用新型的結構和工作原理。
電動機主體(圖1)是多極對爪極式內定子和永磁外轉子構成的單相交流同步電動機或類似物。轉子由殼體、永磁體和轉子軸組成；定子由爪形磁極、骨架、線圈、電源線、軸承和鐵芯組成。用擋圈卡在芯軸軸端的凹槽中將芯軸裝到安裝板的孔中，芯軸和孔滑動配合。擋圈與安裝板之間有塑料或橡膠墊圈，用來增加摩擦力，防止芯軸和相聯的零件產生電源頻率下的諧振。
起動器由圓盤、圓柱銷、橡膠圈、螺釘和拉力彈簧構成。圓盤固定在芯軸上。圓盤邊緣相隔60－75°P電工角度(P是電動機極數)裝上圓柱銷和螺釘，橡膠圈套在圓柱銷上，拉力彈簧一頭固定在螺釘上，另一頭固定在安裝杆下端。圓柱銷和螺釘的安裝位置應滿足下述條件，即圓柱銷與不聯接拉力彈簧的一條安裝杆的下端接觸時拉力彈簧放鬆(圖2)，兩者分開時拉力彈簧拉緊(圖3)。
勵磁線圈通電後定子和轉子立即以交流電源頻率在「死點」附近相對擺振。其角度範圍小於180°電工角度。擺振轉矩傳給起動器，在固定不動的安裝杆下端、套有橡膠圈的圓柱銷和拉力彈簧相互作用下轉子迅速越過「死點」運轉。轉子先起動，再通過定向器將轉矩傳給外部負載。
定向器由軸套、外殼、塑膠(或橡膠)襯套、內螺旋彈簧和外螺旋彈簧組成。軸套固定在轉子延伸軸上，軸套上端與殼體固定聯接，內螺旋彈簧纏繞在軸套上，靠摩擦力和軸套接觸。內螺旋彈簧一頭固定在外殼底部。外螺旋彈簧共軸套裝在內螺旋彈簧外，一頭有2－3圈箍緊在軸套凸緣上，靠摩擦力和箍緊力和軸套凸緣接觸，內、外螺旋彈簧有相同旋向。圓桶形外殼內壁粘貼塑膠(或橡膠)襯套、塑膠襯套和外螺旋彈簧之間有空隙，外殼底部中央有孔，外殼套在軸套端部能轉動，用擋圈卡在軸套端部凹槽中將定向器外殼聯接在軸套上。
正向轉矩加到轉子上時內螺旋彈簧放鬆在軸套上打滑，轉子可以繼續加速運轉。反向轉矩加到轉子上時內螺旋彈簧收緊使轉子軸和定向器外殼以及固定在外殼上的大慣性矩外部負載聯成一體阻止轉子反向旋轉，內螺旋彈簧主要用來防反轉。
正向轉矩加到轉子上使內螺旋彈簧放鬆打滑的同時由於外螺旋彈簧和塑膠襯套之間有空隙，外螺旋彈簧放鬆，外徑略變大，使轉子有越過「死點」正向加速運轉的時間，外螺旋彈簧繼續放鬆會與塑膠襯套接觸，摩擦力增大，外螺旋彈簧箍緊在軸套凸緣上的一頭(2－3圈)仍不完全放鬆而保持摩擦接觸，從而彌補了內螺旋彈簧打滑造成的運轉力矩(running torque)小的不足之處。反向轉矩加到轉子上時外螺旋彈簧收緊與內螺旋彈簧一樣起防反轉作用，增加了防反轉的可靠性。
安裝部件由安裝板和安裝杆組成。
安裝板可以做成各種合適的形狀。安裝板上有裝芯軸用的孔，孔兩側對稱固定兩條安裝杆，安裝杆下端從安裝板突出，安裝杆應該固定在穩固的地點。
罩子與安裝部件聯接。
外部負載聯接定向器外殼。
與現有技術相比本實用新型有明顯的優點。現有技術靠平衡杆或類似的慣性體往復轉動增大轉角使電動機起動的過程緩慢，本實用新型靠起動器中的單向拉力彈簧使轉子一瞬間越過「死點」起動較快。
現有技術中的平衡杆和扭簧等造成的反覆撞擊使結構零件容易鬆動。本實用新型採用以拉力彈簧為主的起動器，一瞬間就能起動，不會使結構零件鬆動。定向器中用內螺旋彈簧和外螺旋彈簧兩條彈簧防反轉，增加了定向的可靠性。
定向器的結構保證能高效率驅動大慣性矩外部負載。外部負載不直接聯接在轉子上，而是聯接在起動器外殼上，轉子先於外部負載起動，因此可以用起動轉矩(starting torque)較小、因此功率也較小的同步電動機帶動慣性矩較大的外部負載，使效率提高。
電動機運轉過程中人手偶而觸及外部負載而造成超載時，內、外螺旋彈簧都立即打滑，定向器變成單向離合器，轉子繼續旋轉而定向器外殼和外部負載停止旋轉，因此對人體比較安全。


圖1是同步電動機的縱剖面圖。
圖2是沿圖1A－A方向的起動器剖視圖。
圖3是圓柱銷與不聯接拉力彈簧的一條安裝杆的下端分開時拉力彈簧拉緊的狀態。
零部件編號10電動機主體；20轉子；21殼體；23永磁體；25轉子軸；30定子；31爪形磁極；33骨架；35線圈；37電源線；38軸承；39鐵芯；40起動器；41圓盤；43圓柱銷；44橡膠圈；45螺釘；47拉力彈簧；48擋圈；49芯軸；50定向器；51軸套；53外殼；55塑膠(或橡膠)襯套；56墊圈；57內螺旋彈簧；58擋圈；59外螺旋彈簧；60外部負載；70安裝部件；71安裝板；72安裝杆；73塑膠(橡膠)墊圈；75擋圈；77罩子。
本實用新型的實施例是風扇電動機，電動機外徑50－60mm，其外部負載是三片風扇葉，風輪直徑400－500mm。電動機主體按現有技術製造。起動器圓盤外徑30－35mm，厚2－4mm，圓盤邊緣相隔60－75°P電工角度裝圓柱銷和螺釘。拉力彈簧長10－12mm，外徑3－4mm，用直徑0.3－0.4mm彈簧鋼絲繞制，有效圈數25－35圈，彈簧兩頭有環。一頭固定在螺釘上，另一頭固定在安裝杆下端。內螺旋彈簧內徑6mm，用直徑0.5－0.6mm的彈簧鋼絲繞制，有效圈數6－8圈，與軸套過盈配合。內螺旋彈簧一端固定在外殼底部。外螺旋彈簧內徑8mm，用直徑0.5－0.6mm的彈簧鋼絲繞制，有效圈數8－10圈。外螺旋彈簧一頭有2－3圈箍緊在軸套凸緣上，另一頭固定在外殼底部。塑膠(橡膠)襯套內徑9.2－10mm，壁厚0.5－1mm。膠合在外殼內壁，風扇葉裝在外殼上。
權利要求1.一種定向起動的單相同步電動機，屬於同步電動機技術領域，由電動機主體、起動器、定向器、安裝部件構成，電動機主體是多極對爪極式內轉子和永磁外轉子構成的單相同步電動機或類似物，其特徵是起動器圓盤固定在芯軸上，定向器裝在轉子延伸軸上，外部負載與定向器外殼聯接，外部負載的慣性矩大於轉子的慣性矩。
2.按權利要求1所述的同步電動機的起動器由圓盤、圓柱銷、橡膠圈、螺釘和拉力彈簧構成，其特徵是圓盤固定在芯軸上，圓盤邊緣相隔60－75°P電工角度(P是電動機極數)裝圓柱銷和螺釘，橡膠圈套在圓柱銷上，拉力彈簧的一頭固定在螺釘上，另一頭固定在安裝杆下端，圓柱銷與不聯接拉力彈簧的一條安裝杆的下端接觸時拉力彈簧放鬆，分開時拉力彈簧收緊。
3.按權利要求1所述的同步電動機的定向器由軸套、外殼、塑膠(或橡膠)襯套、內螺旋彈簧和外螺旋彈簧組成，其特徵是軸套固定在轉子延伸軸上，軸套上端與轉子殼體固定聯接，內螺旋彈簧纏繞在軸套上，靠摩擦力和軸套接觸，內螺旋彈簧一頭固定在外殼底部，外螺旋彈簧共軸套裝在內螺旋彈簧外，一頭有2－3圈箍緊在軸套凸緣上，靠摩擦力和箍緊力與軸套凸緣接觸，外螺旋彈簧的另一頭也固定在外殼底部，內、外螺旋彈簧有相同旋向，圓桶形外殼內壁粘貼塑膠(或橡膠)襯套，塑膠襯套和外螺旋彈簧之間有空隙，外殼底部中央有孔，外殼套在軸套端部能轉動，用擋圈卡在軸套端部凹槽中將外殼聯接在軸套上。
專利摘要一種定向起動的單相同步電動機能迅速定向起動並且高效率驅動大慣性矩外部負載，由電動機主體、起動器、定向器和安裝部件構成。電動機主體是永磁外轉子單相同步電動機。起動器由圓盤、圓柱銷、橡膠圈、螺釘、螺母和拉力彈簧組成。定向器由擋圈、軸套、內、外螺旋彈簧、塑膠襯套和外殼組成。外部負載接在定向器外殼上，其慣性矩大於轉子的慣性矩。起動器芯軸裝在安裝板的孔中。本同步電動機適用於各種需要用電動機的電器設備。
文檔編號H02K21/22GK2046289SQ8921126
公開日1989年10月18日 申請日期1989年4月1日 優先權日1989年4月1日
發明者鄧秀英 申請人:鄧秀英