[发明专利]节材高效的单相异步电动机

说明书

本发明涉及一种没有起动绕组的单相电动机。单相电机一般都具有起动绕组，当电机达到一定转数后起动绕组则即与电源断开。在电机运行中起动绕组和开关等附加装置造成材料和空间的浪费。电机的故障也往往出现在这些附加装置里。因为主绕组和起动绕组的各线圈匝数不等，绕线工艺和下线工艺复杂，有些槽的槽满率比较低，影响铁芯的有效利用率。

本发明的目的是克服上述已有技术中的缺点，提供一种每槽匝数相等的无起动绕组单相电机。

本发明的任务是如下方式完成的。电机的定子里只有主绕组，每槽匝数相等，主绕组的中间抽头接一个容量较大的电解电容器，电容器通过开关与某一电源线接通。电机起动时在电容器的作用下主绕组本身做起动作用，当电机的转数达到额定转数的70%左右时电容器通过开关与电源断开。

本发明有结构简单、节省材料、不易损坏的特点。通过试验CO₂180W两极电机匹配470μF电解电容器时起动转矩2.6倍、起动电流6倍。电机各种运行性能都达到国家标准。其中电机的效率83%（标准60%）。电机的起动转矩与电容器的容量成正比，能方便地调整起动转矩。电机的功率范围不受限制，可制成40W-4KW的电机。因为槽满率低，在节省铜线的前提下适当的加大导线的截面积提高电机的效率。

下面结合附图详细说明本发明的结构及原理。

图1是本发明的原理电路图。

图2是电压和电流的波形图

图3是两极旋转磁场的形成示意图

图4是起动器的内部结构图

图5是绕组接线图

图6是绕组端部排列图

本发明的绕组排列特征是：参照图1。以中间抽头把绕组ad分成ac、bd两段。绕组ac的始端a和绕组bd的始端b相邻排列，绕组ac的未端c和绕组bd的未端d相邻排列，即两段绕组互间隔分布。

本发明的起动原理如下：参照图2、图3、图4。

图2中的I₁是绕组ac的电流波形，I₂是绕组bd的电流波形。电机起动时电容器的充放电电流分别通过绕组ac和绕组bd，使两个绕组产生电流差。

正向电压增加时电容器开始充电。充电电流通过绕组ac。（以下简称ac、bd）。0-1/8t这段时间，因为电容器的容量大，电压的变化率高，充电电流很大，这 时ac的电流增加得很快。1/8t时ac的电流达到最大值，bd的电流小于ac的电流。1/4t时电压达到最大值。电容器充电完毕。ac和bd的电流相同。正向电压减少时电容器通过bd放电。3/8t时bd的电流达到最大值。ac的电流小于bd的电流。负半周时充电电流又通过ac。5/8t时ac的电流达到最大值。3/4t时电容器充电完毕，ac和bd的电流相同。7/8t时bd的电流达到最大值。从图中可以看出，1/8t时因为ac的电流大于bd，以图3～1中的a和c为中心形成了两个磁场。1/8t-1/4t这段时间里a和c的电流在减少，b和d的电流在增加。磁场中心顺时方向旋转。磁力线也顺时方向切割转子导体。1/4t时两个绕组的电流相同，磁场中心旋转到图3～2的位置。1/4t-3/8t这段时间a和c的电流仍然在减少，b和d的电流在增加。3/8t时磁场中心旋转到图3～3的位置。从图3中可以看出，从1/8t到3/8t这段时间磁场中心旋转了90度机械角。负半周时cd变正极，ab变负极。5/8t时磁场中心建立在正极c和负极a上。磁场中心又旋转了90度机械角。以下与正半周相同。在同一个合成磁场内一个绕组的电流在增加另一个绕组的电流在减少，这是一种最良好的旋转磁场。这与三相异步电动机的旋转磁场相似，能够产生较大的起动转矩。无论电容器容量大 小，因为电容器的充电电流和放电电流分别通过绕组ac和绕组bd，两段绕组的电流差总是存在的。电容器的容量越大，两段绕组的电流差也越大，起动转矩也越大。

图5是本发明的绕组接线图，图6是本发明的绕组端部排列图。是16槽两极电机，节距1-7。图中的实线是绕组ac的排列图，虚线是绕组bd的排列图。绕组ac的首端接电源线未端接bd的首端，并在此处引出抽头接电容器。bd的未端接另一电源线。

图4是起动器的内部结构图。起动器里装有电容器和三极开关。起动器外部设有起动按钮和停止按钮。（图中未画）K₂串联着电容器。起动按钮下边有复位弹簧。电机起动时按起动按钮。这时K₁K₃的动触头与电源接通并锁住，K₂的动触头也通过电容器与电源接通而不锁，只要一松手起动按钮靠复位弹簧力复原位，K₂的动触头与电源断开。因此，电机的转数达到额定转数的70%左右后当手松开起动按钮时，电容器就与电源断开，K₁K₃的动触头仍然锁住，电机开始运行。电机停止时按停止按钮，这时被锁住的K₁K₃的动触头被放开，K₁K₃的动触头与电源脱离，电机停止运行。