U鐵心單相永磁同步電動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種U鐵心單相永磁同步電動機，特別涉及一種利用永磁體對永磁轉子初始位置進行偏移定位的方法和采樣這種方法實現自起動的U型鐵心單相永磁同步電動機，屬于永磁電機技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，單相自起動永磁同步電動機是適用于單相電源供電的電動機，結構簡單、成本低廉和高效節能，具有良好的應用前景。采用U型定子鐵芯的單相永磁同步電動機結構尤為簡單，制造方便。由于電動機功率較小，轉子上都沒有鼠籠繞組，因此這種電動機不具有自起動能力；采用不對稱的不均勻氣隙結構，使得靜止狀態時永磁轉子的NS極初始位置偏離定子繞組通電磁場的中線，從而在不需要外加電源控制裝置和起動副繞組或者起動電容電阻的情況下，U鐵心單相永磁同步電動機便可自起動。主要適用于對起動轉矩要求不高的風機和栗類負載。
[0003]現有相關技術中，U鐵心單相永磁同步電動機都是采用不對稱的不均勻氣隙結構來實現自起動的，這種結構實質上是加大了一側氣隙的長度，使得平均氣隙長度增加，主磁路的磁阻加大，主磁通降低，直接降低了電動機出力和力能指標。因此，如何利用簡便可行的方法實現U鐵心單相永磁同步電動機的自起動，同時不犧牲電動機出力和力能指標，關鍵技術問題亟待解決。
【發明內容】
[0004]針對上述現存的技術問題，本實用新型提供一種U鐵心單相永磁同步電動機，以克服現有采用不對稱的不均勻氣隙結構來進行自起動的不足，且益于提高電動機出力和力能指標。
[0005]本實用新型提供一種U鐵心單相永磁同步電動機，包括U型定子鐵心，對稱設置在U型定子鐵心上的兩個定子繞組，設置在U型定子鐵心開口處徑向充磁的轉子永磁體，以及安裝在轉子永磁體中心的轉軸。改進點在于:所述的υ型定子鐵心面向轉子永磁體的磁極表面上、在偏離轉子永磁體靜止時磁極中線的位置上、開設有一個或者兩個對稱的定子槽，且每個定子槽內安裝一徑向充磁的定位永磁體，若開設兩個定子槽(3)，其內安裝的定位永磁體(4)的磁極極性是NS交替排列的。如此，便使得由轉軸支撐的轉子永磁體靜止時的NS極軸線與定子繞組通電后形成的驅動磁場軸線產生初始夾角。
[0006]在電機定子繞組接通單相交流電源后，定子繞組產生的驅動磁場與轉子永磁體的磁場之間存在著夾角，定子驅動磁場與轉子永磁磁場相互作用產生的轉矩τ Φ 0，施加在永磁轉子上，從而實現υ鐵心單相永磁同步電動機的自起動。
[0007]進一步，為了益于永磁轉子初始定位，減少漏磁和增加定位轉矩，所述的定位永磁體的寬度小于定子槽的寬度，使得定位永磁體兩側與定子槽壁留有一定的隔磁間隙。并且，所述的定位永磁體與定子槽之間的隔磁間隙填充非導磁非導電材料，既可減少漏磁又可以避免產生渦流。
[0008]更進一步，為了避免定位永磁體與轉子永磁體的刮碰，所述的定位永磁體充磁方向的厚度小于定子槽的深度為宜。
[0009]更進一步，所述的定位永磁體的鐵心長度不長于轉子永磁體的軸向長度。
[0010]綜上所述，本實用新型提供的U鐵心單相永磁同步電動機及其自起動方法，并且不需要外加電源控制裝置(如變頻器)，也不需要加入額外的輔助線圈(如副繞組和移相電容)等，電動機可以采用均勻氣隙，克服了現有技術特別是采用不對稱不均勻氣隙結構實現自起動的不足，益于改善永磁電機的性能，降低永磁電機的振動和噪聲，提高電機運行穩定性和可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型U鐵心單相永磁同步電動機的結構示意圖；
[0012]圖2為本實用新型中定位永磁體與定子槽的結構尺寸關系圖；
[0013]圖3為本實用新型中定位永磁體的結構尺寸示意圖；
[0014]圖4為本實用新型U鐵心單相永磁同步電動機的自起動轉速曲線；
[0015]圖中:1、U型定子鐵心，2、定子繞組，3、定子槽，4、定位永磁體，7、轉子永磁體，8、轉軸。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0017]如圖1所示，本實用新型U鐵心單相永磁同步電動機包括:主要由高導磁率軟磁材料制成的U型定子鐵心1 ;對稱設置在U型定子鐵心1上的兩個由漆包線繞成的定子繞組2，兩個定子繞組2視供電單相電源的電壓等級可以串聯或者并聯；設置在U型定子鐵心1開口處徑向充磁的轉子永磁體7，轉子永磁體7為徑向充磁且具有兩極特征；安裝在轉子永磁體7中心的轉軸8，可以用于支撐轉子永磁體7。
[0018]實施時，視初始定位力矩大小和定位效果，在上述U型定子鐵心1面向轉子永磁體7的磁極表面上、在偏尚磁極中線的位置上、開設有一個定子槽3，也可以開設兩個對稱的定子槽3，且每個定子槽3內放置一徑向充磁的定位永磁體4，若開設兩個定子槽3，其內安裝的定位永磁體4的磁極極性是NS交替排列的。該定位永磁體4使得永磁轉子靜止時的NS極軸線與定子繞組2通電后形成的驅動磁場軸線產生一定的初始夾角。
[0019]上述實施例中，如圖2和圖3所示，定子槽3寬為C、深為H，而定位永磁體4的充磁方向為徑向，寬度b，充磁方向厚度為h，鐵心長度為L。為了定位永磁體4安裝在定子槽3內時，定位永磁體4的寬度b要小于定子槽3的寬度C，使得定位永磁體4兩側與定子槽3壁之間留有一定的隔磁間隙a，如此益于永磁轉子7初始定位，減少漏磁和增加定位轉矩。進一步的，此隔磁間隙a可以空置也可以用非導磁非導電材料填充，既可減少漏磁又可以避免產生渦流。
[0020]并且，為了避免定位永磁體4與轉子永磁體7刮碰，定位永磁體4充磁方向的厚度h也要小于定子槽3的深度H。此外，定位永磁體4的鐵心長度L，以不長于轉子永磁體7的軸向長度為宜。
[0021]使用時，由50Hz單相交流電源為本實用新型U鐵心單相永磁同步電動機供電，由于定位永磁體4的作用，使得定子繞組2產生的驅動磁場與轉子永磁體7的磁場之間存在著夾角，定子驅動磁場與轉子永磁磁場相互作用產生起動轉矩施加在永磁轉子7上，就能實現U鐵心單相永磁同步電動機的自起動。電動機自起動過程中動態起動轉速隨時間變化曲線，如圖4所示，電動機的轉速能在短時間內迅速上升，實現自起動并迀入同步運行。
[0022]以上所述的實施例，并不用以限制本實用新型的技術特征，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改和等同替換等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種U鐵心單相永磁同步電動機，其特征在于，包括U型定子鐵心(1 )，對稱設置在U型定子鐵心(1)上的兩個定子繞組(2)，設置在U型定子鐵心(1)開口處徑向充磁的轉子永磁體(7)，以及安裝在轉子永磁體(7)中心的轉軸(8);所述的U型定子鐵心(1)面向轉子永磁體(7)的磁極表面上、在偏離轉子永磁體(7)靜止時磁極中線的位置上、開設有一個或者兩個對稱的定子槽(3)，且每個定子槽(3)內安裝一徑向充磁的定位永磁體(4);若開設兩個定子槽(3)，其內安裝的定位永磁體(4)的磁極極性是NS交替排列的。2.根據權利要求1所述的一種U鐵心單相永磁同步電動機，其特征在于，所述的定位永磁體(4)的寬度小于定子槽(3)的寬度。3.根據權利要求2所述的一種U鐵心單相永磁同步電動機，其特征在于，所述的定位永磁體(4)與定子槽(3)之間的隔磁間隙填充非導磁非導電材料。4.根據權利要求1或2所述的一種U鐵心單相永磁同步電動機，其特征在于，所述的定位永磁體(4)充磁方向的厚度小于定子槽(3)的深度。5.根據權利要求1或2所述的一種U鐵心單相永磁同步電動機，其特征在于，所述的定位永磁體(4)的鐵心長度不長于轉子永磁體(7)的軸向長度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種U鐵心單相永磁同步電動機，該電動機包括U型定子鐵心，對稱設置在U型定子鐵心上的兩個定子繞組，設置在U型定子鐵心開口處徑向充磁的轉子永磁體，以及安裝在轉子永磁體中心的轉軸；通過在U型鐵心磁極上開槽內安裝定位永磁塊，使得永磁轉子靜止時的NS極軸線與定子繞組通電后形成的磁場軸線產生一定的夾角；于是在電機通電后，定子繞組磁場與轉子永磁磁場間存在著夾角，作用在永磁轉子上的轉矩T≠0，從而實現自起動，益于改善永磁電機的性能，降低永磁電機的振動和噪聲，提高電機運行穩定性和可靠性。
【IPC分類】H02K21/18, H02K1/17
【公開號】CN205141954
【申請號】CN201520749839
【發明人】安躍軍, 陳崇飛, 許曉輝, 高丹, 齊海波
【申請人】徐州通用高新磁電有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年9月25日