低压单相电机.pdf

本发明提供了一种低压单相电机，包括底座、设置在底座上的筒状壳体以及固定在壳体上的电容盒，壳体的两端分别设置有前端盖、后端盖，连接前端盖、后端盖且沿壳体的轴线方向设置的转轴，转轴上套设有转子，壳体内设置有沿转子周向分布的定子，定子包括定子铁芯以及缠绕定子铁芯的主绕组、副绕组，转轴靠近前端盖的前端套设有离心开关，电容盒内对称设置有启动电容、运转电容，电容盒还设置有可控硅。本发明提供的低压单相电机，满足单相异步电机在低电压启动情况下的正常工作，保护电容；通过外置电容盒可直接控制电动机的起停，延长电动机的使用情况，简化结构、提高电动机的性能，降低电动机的成本。

权利要求书1.  一种低压单相电机，包括底座、设置在所述底座上的筒状壳体以 及固定在所述壳体上的电容盒，所述壳体的两端分别设置有前端盖、后端 盖，连接所述前端盖、所述后端盖且沿所述壳体的轴线方向设置的转轴， 所述转轴上套设有转子，所述壳体内设置有沿所述转子周向分布的定子， 所述定子包括定子铁芯以及缠绕所述定子铁芯的主绕组、副绕组，其特征 在于，所述转轴靠近所述前端盖的前端套设有离心开关，所述电容盒内对 称放置有与所述主绕组、所述副绕组电性连接的启动电容、运转电容，所 述电容盒内还设置有与电机相连接的可控硅；所述可控硅电性连接一电 阻，所述电阻电性连接控制按钮； 所述定子内孔径为转子的外径为所述定子与所述转子的高度相同且高度的范围为75～90mm。 2.  根据权利要求1所述的低压单相电机，其特征在于，所述离心开 关的静触点、动触点均为钨触点。 3.  根据权利要求1所述的低压单相电机，其特征在于，所述转子包 括均匀分布的18个鼠笼槽，所述鼠笼槽均由第一圆弧、对称斜边以及第 二圆弧顺次连接组成；所述第一圆弧所在圆的半径为2.65mm，所述第一 圆弧的圆心所在的圆的直径为Φ69.8mm；所述第二圆弧所在圆的半径为 1.668mm，所述第二圆弧的圆心所在的圆的直径为Φ60.8mm；所述转轴 的直径为所述转轴的键槽的宽为所述转轴与 所述键槽的高度为29mm。 4.  根据权利要求1所述的低压单相电机，所述转子与所述定子的高 度均为80mm。 5.  根据权利要求1所述的低压单相电机，其特征在于，所述定子铁 芯内圆圈表面均匀冲有24个线槽； 所述主绕组包括第一主绕组、第二主绕组，所述副绕组包括第一副绕 组、第二副绕组；所述第一主绕组、所述第二主绕组的直径均为3根0.8mm 的漆包线，所述第一主绕组、所述第二主绕组在1～6槽线圈数均为24匝， 在7～12槽线圈数均为24匝，在12～18槽线圈数均为24匝，在18～24槽 线圈数均为24匝； 所述第一副绕组、所述第二副绕组的直径为单根0.85mm的漆包线， 所述第一副绕组、所述第二副绕组在1～12槽线圈数均为60匝，在13～24 槽线圈数均为60匝。 6.  根据权利要求1所述的低压单相电机，其特征在于，所述启动电 容大小为80～150uf，所述运转电容的大小为40～80uf。 7.  根据权利要求6所述的低压单相电机，其特征在于，所述启动电 容的大小为95～110uf。 8.  根据权利要求6所述的低压单相电机，其特征在于，所述运转电 容的大小为60～75uf。 9.  根据权利要求1至8任意一项所述的低压单相电机，其特征在于， 所述低压单相电机的额定转速为2800转/分，额定频率为50～60Hz，额定 功率为2.2kw。

说明书低压单相电机
技术领域
本发明涉及电机设备领域，尤其涉及一种低压单相电机。
背景技术
单相异步电机是指具有启动绕组和运行绕组的电动机，其外接电源 为220V，被广泛的应用于各种小家电及日常电器。
单相异步电机在使用时应确保其稳压电源、标准电源线，而在现实 生活中，电机在工作过程中处于低电压的工作环境而容易烧毁或者影响 工作性能，故具备稳压电源的用户寥寥无几，尤其在山区、边远地区等 特殊地方使用更为困难，问题会频繁发生。例如农村电网导线较细，离 主变压器远，季节性集中用电突出，致使端电压落差很大，导致绝大部 分单相电机不能正常启动运转，及时能够勉强运转，时间不长就会烧毁， 这给用户带来很大的损失。即使在供电较畅通的地区，也会出现部分用 户电网容量小、电压偏低，达不到电机额定电压220V,尤其在电机起动 过程中电压低至150V，在这种情况下，现有的单相异步电机不能正常起 动。
单相异步电机的种类很多，但其基本结构都相同，一般多是由定子、 转子、轴承、机壳、端盖等部件组成，大多数电机制造产家生产的单相 异步电机，存在以下不足：若启动电压偏低，则会引起电机不能正常启 动，从而导致电容烧坏，二次启动无法使用，电机烧坏；电机外置的接 触器，不能敏感快速的控制电动机的起停，从而在电动机频繁启动的情 况下电容或者电机绕组容易被损坏，从而缩短了电机的使用寿命。为此， 研制一种保证单相电机始终能够正常运转而不再被烧毁的低压单相电 机，对大幅降低单相电机用户的维修成本，节约电能都具有重要意义。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些 方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。 它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的 范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的 更详细描述的前序。
本发明的目的是提供一种低压单相电机，解决现有的电动机因启动 电压偏低造成的电机不能正常启动，从而导致电容烧坏，二次启动无法 使用，电机烧坏等问题。
本发明提供了一种低压单相电机，包括底座、设置在所述底座上的 筒状壳体以及固定在所述壳体上的电容盒，所述壳体的两端分别设置有 前端盖、后端盖，连接所述前端盖、所述后端盖且沿所述壳体的轴线方 向设置的转轴，所述转轴上套设有转子，所述壳体内设置有沿所述转子 周向分布的定子，所述定子包括定子铁芯以及缠绕所述定子铁芯的主绕 组、副绕组，所述转轴靠近所述前端盖的前端套设有离心开关，所述电 容盒内对称放置有与所述主绕组、所述副绕组电性连接的启动电容、运 转电容，所述电容盒内还设置有与电机相连接的可控硅M；所述可控 硅M电性连接一电阻R1，所述电阻R1电性连接控制按钮T；
所述定子内孔径为转子的外径为
所述定子与所述转子的高度相同且高度的范围为75～90mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过对电动机定子、转子、线圈绕组等结构的改进，满足单 相电机在低电压启动情况下的正常工作，保护电容；
(2)通过在电动机外的电容盒内设置可控硅以及控制按钮可快速 控制电动机的起停，从而保护电动机在频繁启动的情况下能够正常工 作，降低电动机因低压以及频繁启动情况造成的损坏；
(3)延长电动机的使用寿命，简化结构的同时提高电动机的性能， 大幅降低单相电机用户的维修成本，节约电能的低压启动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将 对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见 地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得 其他的附图。
图1为本发明实施例提供的低压单相电机的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的低压单相电机的电容盒的俯视图。
图3为本发明实施例提供的低压单相电机的电容盒的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的低压单相电机的可控硅接线示意图。
图5为本发明实施例提供的低压单相电机启动时的电机接线示意 图。
图6为本发明实施例提供的低压单相电机正常运转时的电机接线 示意图。
图7为本发明实施例提供的低压单相电机的转子冲片的结构示意 图。
图8为本发明实施例提供的低压单相电机的定子冲片的结构示意 图。
附图标记：
10-壳体                 11-前端盖            12-后端盖
13-转轴                 14-定子              15-转子
16-鼠笼槽               17-线槽              20-电容盒
21-两侧空腔             22-中间空腔          23-引出线通孔
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合 本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的 实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以 与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当 注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域 普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施 例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有 其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2所示，本发明提供了一种低压单相电机，包括底座、 设置在底座上的筒状壳体10以及固定在壳体上的电容盒20，壳体10 的两端分别设置有前端盖11、后端盖12，连接前端盖11、后端盖12 且沿壳体的轴线方向设置的转轴13，转轴13上套设有转子15，壳体 10内设置有沿转子15周向分布的定子14，定子14包括定子铁芯以及 缠绕定子铁芯的主绕组、副绕组，转轴15靠近前端盖11的前端套设有 离心开关，电容盒20内对称放置有与主绕组、副绕组电性连接的启动 电容C1、运转电容C2，电容盒20内还设置有与电机相连接的可控硅M； 定子14内孔径为转子15的外径为定子14 与转子15的高度相同且高度的范围为75～90mm。此外，本发明中将定 子14、转子15优选为鼠笼式结构，在低压启动的情况下，使得启动转 矩大，工作效率高。
如图2、图3所示，本发明提供的低压单相电机，电容盒20为“凹” 形结构且包括由筋板分开的对称设置的两侧空腔21以及中间空腔22，电 容盒20内凹的一侧设置有引出线通孔23，电容盒20与电机直接固定连 接。本发明提供的低压单相电机的电容盒20的两侧空腔21分别放置启动 电容C1、运转电容C2，中间空腔22内放置有可控硅M以及接线柱。电机 定子14的主绕组、副绕组的绕组出线通过引出线通孔23与电容盒20内的 启动电容C1、运转电容C2连接。如图4所示，在电机启动的时候，控制 按钮T合上，可控硅M与电阻R1相连接，通过电阻R1降低启动电流。
进一步地，如图5、图6所示，离心开关的静触点K1、动触点K2均为钨触点。离心开关辅助电机启动，其一端与电机副绕组U1相连， 另一端与启动电容C1的一端相连。单相异步电机启动时，在转子15静 止的情况下导通开关，达到一定转速时离心开关断开。
如图5所示，本实施例中电机启动时离心开关的静触点K1、动触 点K2相接触导通开始启动，达到一定转速时离心开关断开，自动切断 启动回路，启动结束，电机变成运行状态。启动电容C1的一端连接离 心开关的一端V2,启动电容C1的另一端与和电机副绕组W1Z1、运转电 容C2一端顺次相连，运转电容C2的另一端与离心开关另一端V1、电机 主绕组U1相顺次连接电源，电机主绕组U2和副绕组W2Z2相连接，主、 副绕组公共端接电源。在频繁启动的情况下，触点容易被电弧击坏而粘 在一起，如若粘在一起，电机则无法启动，并且容易损坏电容或者烧坏 电机绕组。本发明的实施例提供的低压单相电机，其转轴前端安放的离 心开关的动触点K2、静触点K1均为钨触点，钨触点的熔点高，在电机 频繁启动的情况下，触点不容易被电弧击坏而粘在一起，从而提高了电 机的安全性能以及使用寿命。
如图6所示，当电机正常运转时，离心开关的静触点K1、动触点 K2由图5中的闭合状态变为断开。由于启动电容C1是瞬间充放电，故 不可长时间通电。离心开关是当电机启动时达到一定转速后，两个触点 分离，从而使启动电容C1断电，避免电容器损坏。
进一步地，如图7所示，转子15包括均匀分布的18个鼠笼槽16， 鼠笼槽16均由第一圆弧、对称斜边以及第二圆弧顺次连接组成；第一 圆弧所在圆的半径为2.65mm，第一圆弧的圆心所在的圆的直径为 Φ69.8mm；第二圆弧所在圆的半径为1.668mm，第二圆弧的圆心所在 的圆的直径为Φ60.8mm；转轴13的直径为转轴13的键 槽的宽为转轴13与键槽的高度为29mm。本实施例中，转 子15的鼠笼槽16之间距离、尺寸的可变化范围控制在上述数值范围的 ±20％以内。
如图8所示，定子14的内孔径大小为定子14的外径 的大小为定子铁芯上均匀设置有24个线槽17，线槽17 在定子14内孔的边缘为开口，远离开口的部分设置有线槽圆弧，线槽 圆弧的最外端位于直径大小为的圆上，线槽圆弧所在 的圆的半径大小3.94mm。
通过上述对鼠笼槽16、线槽17的尺寸设计，以及定子14、转子 15的内外径的尺寸设计，本发明的实施例提供的低压单相电机，通过 对定子14的内孔径以及转子15的外径的尺寸大小进行设置，适当增大 定子14与转子15之间的气隙，使得定子14、转子15两者之间气隙间 距较合适，减少电动机的杂散损耗以及噪声，提高电动机的转矩与力矩。 在带动相同负载启动的情况下，例如在一般的电动机所需的启动电流为 70～80A的情况下，本发明提供的低压单相电机，所需的启动电流远低 于上述电流值，在电流降低的情况下，转矩与力矩更大。
进一步地，转子15与定子14的高度相同且高度的范围为 75～90mm。本发明的实施例提供的低压单相电机，转子15与定子14 的高度相同，有利于减少漏磁现象的产生，提高低压单相电机的效率。 如果转子15与定子14的高度均高于90mm，则电机的转矩减小；如果 转子15与定子14的高度均低于75mm，则电机容易发烫，导致损坏。
进一步地，转子15与定子14的高度均为80mm。
进一步地，定子铁芯内圆圈表面均匀冲有24个线槽17；主绕组包 括第一主绕组V1、第二主绕组V2，副绕组包括第一副绕组W1Z1、第二 副绕组W2Z2；第一主绕组V1、第二主绕组V2的直径均为3根0.8mm 的漆包线，第一主绕组V1、第二主绕组V2在1～6槽内线圈数均为24 匝，在7～12槽内线圈数均为24匝，在12～18槽内线圈数均为24匝， 在18～24槽内线圈数均为24匝；第一副绕组W1Z1、第二副绕组W2Z2的直径为单根0.85mm的漆包线，第一副绕组W1Z1、第二副绕组W2Z2在1～12槽线圈数均为60匝，在13～24槽线圈数均为60匝。本发明提 供的低压单相电机为同心式绕组，且主绕组、副绕组，分别有两组，在 绕制绕组的过程中，无论线径的大小如何变换，每圈截面积、每组绕组 的线圈的圈数都得控制在±10％以内。
进一步地，启动电容C1大小为80～250uf，运转电容C2的大小为 40～80uf。运转电容C2、电机主绕组均与启动电容C1、电机副绕组相连， 启动电容C1、离心开关连接电机副绕组。启动电容C1的大小为80～250uf, 满足启动时瞬间短时的耐压要求275～330V，能够使启动时间延长，电容 不易损坏。在启动时，将运转电容C2并上电容较大的启动电C1容来增大 电机的启动转矩，辅助电机启动，在启动之后断开启动电容C1，由运行 电容C2随着电动机运转。
进一步地，启动电容C1的大小为95～110uf。本发明提供的低压单 相电机，当启动电容C1的大小为95～110uf，保证本发明提供的单相低 压电机满足短时耐压要求在330V左右。
进一步地，运转电容C2的大小为60～75uf。本发明提供的低压单相 电机，当运转电容C2的大小60～75uf，满足运转时的高压要求450V。
进一步地，低压单相电机的额定转速为2800转/分，额定频率为 50～60Hz，额定功率为2.2kw。本发明的实施例提供的低压单相电机， 在冷冻机、泵、风机、小型机床以及农副业和家用电器的应用方面，尤 其在汽保液压、升降机液压等液压系统的机械设备方面，电动机的容量 合适，便于启动，工作电流合适，保证电动机绕组的性能，节省电能的 同时，提高工作效率。
本发明的实施例提供的低压单相电机，通过适当增大定子、转子间 的气隙，调节电容的配比，以及设计绕组，克服了在低压170V，甚至 在低压150V时低压启动的问题，也能正常负载启动，正常运行。本发 明的实施例提供的电动机在设计上克服了超宽电压波动的问题，电机的 任何部件在使用中而不受大的影响，使电机的性能稳定，让用户用得放 心、称心。克服了某些地区电压不稳而使用户烦恼的问题。
最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是 应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的 情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于 说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域 内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使 用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相 同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。 因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手 段、方法或者步骤。