专利名称：定向起动的单相永磁同步电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于永磁同步电动机技术领域。
单相永磁同步电动机有两个明显的缺点(1)转子旋转方向不定，励磁线圈通电后转子既可能顺时针方向旋转又可能逆时针方向旋转。(2)起动转矩小，效率低。当外部负载的惯性矩(moment of inertia)较大时电动机往往不能自行起动，转子相对于定子在平衡点或称“死点”(dead point)附近摆振，需要另加辅助定向起动装置。
中国待审发明专利85102741公开了一种机械起动器，由扭簧甲、扭簧乙、撞块、止块、平衡杆和壳体等组成。扭簧甲一头固定在与定子联接的装有撞块的长管轴上，另一头固定在装有止块的壳体上，壳体外接平衡杆，电动机通电后扭簧甲两头的撞块和止块互相撞击使平衡杆往复转动，转角逐步增大，从而将转子牵入同步转速。该机械起动器的缺点是(1)平衡杆往复转动增大转角的过程较缓慢，因此电动机起动较慢。(2)撞块和止块在扭簧甲和平衡杆的作用下相互反复撞击使结构零件容易松动。(3)定向旋转的可靠性差。
本实用新型的目的是解决永磁同步电动机技术领域长期未能妥善解决的定向和起动转矩小、效率低的技术难题，提供一种定向起动快，结构零件不易松动，定向旋转可靠、效率高的同步电动机，特别适用于小型电器设备。
本实用新型由电动机主体、起动器、定向器和安装部件构成。起动器固定在芯轴上，定向器装在转子延伸轴上，外部负载与定向器外壳联接。外壳和外部负载的惯性矩大于转子的惯性矩。起动器和定向器使转子越过“死点”定向起动。由于惯性矩较小的转子比惯性矩较大的外壳和外部负载先起动，因此本同步电动机起动较容易，能较快地以较小的起动转矩驱动有较大惯性矩的外部负载。
起动器由圆盘、圆柱销、橡胶圈、螺钉和拉力弹簧构成。圆盘固定在芯轴上，圆柱销和螺钉装在圆盘边缘，橡胶圈套在圆柱销上，拉力弹簧一头固定在螺钉上，另一头固定在一条安装杆下端。起动器使转子越过“死点”起动运转。
定向器由轴套、外壳、塑胶(或橡胶)衬套、内、外螺旋弹簧组成。主要起定向作用。
以下参照图1－图3详细说明本实用新型的结构和工作原理。
电动机主体(图1)是多极对爪极式内定子和永磁外转子构成的单相交流同步电动机或类似物。转子由壳体、永磁体和转子轴组成；定子由爪形磁极、骨架、线圈、电源线、轴承和铁芯组成。用挡圈卡在芯轴轴端的凹槽中将芯轴装到安装板的孔中，芯轴和孔滑动配合。挡圈与安装板之间有塑料或橡胶垫圈，用来增加摩擦力，防止芯轴和相联的零件产生电源频率下的谐振。
起动器由圆盘、圆柱销、橡胶圈、螺钉和拉力弹簧构成。圆盘固定在芯轴上。圆盘边缘相隔60－75°P电工角度(P是电动机极数)装上圆柱销和螺钉，橡胶圈套在圆柱销上，拉力弹簧一头固定在螺钉上，另一头固定在安装杆下端。圆柱销和螺钉的安装位置应满足下述条件，即圆柱销与不联接拉力弹簧的一条安装杆的下端接触时拉力弹簧放松(图2)，两者分开时拉力弹簧拉紧(图3)。
励磁线圈通电后定子和转子立即以交流电源频率在“死点”附近相对摆振。其角度范围小于180°电工角度。摆振转矩传给起动器，在固定不动的安装杆下端、套有橡胶圈的圆柱销和拉力弹簧相互作用下转子迅速越过“死点”运转。转子先起动，再通过定向器将转矩传给外部负载。
定向器由轴套、外壳、塑胶(或橡胶)衬套、内螺旋弹簧和外螺旋弹簧组成。轴套固定在转子延伸轴上，轴套上端与壳体固定联接，内螺旋弹簧缠绕在轴套上，靠摩擦力和轴套接触。内螺旋弹簧一头固定在外壳底部。外螺旋弹簧共轴套装在内螺旋弹簧外，一头有2－3圈箍紧在轴套凸缘上，靠摩擦力和箍紧力和轴套凸缘接触，内、外螺旋弹簧有相同旋向。圆桶形外壳内壁粘贴塑胶(或橡胶)衬套、塑胶衬套和外螺旋弹簧之间有空隙，外壳底部中央有孔，外壳套在轴套端部能转动，用挡圈卡在轴套端部凹槽中将定向器外壳联接在轴套上。
正向转矩加到转子上时内螺旋弹簧放松在轴套上打滑，转子可以继续加速运转。反向转矩加到转子上时内螺旋弹簧收紧使转子轴和定向器外壳以及固定在外壳上的大惯性矩外部负载联成一体阻止转子反向旋转，内螺旋弹簧主要用来防反转。
正向转矩加到转子上使内螺旋弹簧放松打滑的同时由于外螺旋弹簧和塑胶衬套之间有空隙，外螺旋弹簧放松，外径略变大，使转子有越过“死点”正向加速运转的时间，外螺旋弹簧继续放松会与塑胶衬套接触，摩擦力增大，外螺旋弹簧箍紧在轴套凸缘上的一头(2－3圈)仍不完全放松而保持摩擦接触，从而弥补了内螺旋弹簧打滑造成的运转力矩(running torque)小的不足之处。反向转矩加到转子上时外螺旋弹簧收紧与内螺旋弹簧一样起防反转作用，增加了防反转的可靠性。
安装部件由安装板和安装杆组成。
安装板可以做成各种合适的形状。安装板上有装芯轴用的孔，孔两侧对称固定两条安装杆，安装杆下端从安装板突出，安装杆应该固定在稳固的地点。
罩子与安装部件联接。
外部负载联接定向器外壳。
与现有技术相比本实用新型有明显的优点。现有技术靠平衡杆或类似的惯性体往复转动增大转角使电动机起动的过程缓慢，本实用新型靠起动器中的单向拉力弹簧使转子一瞬间越过“死点”起动较快。
现有技术中的平衡杆和扭簧等造成的反复撞击使结构零件容易松动。本实用新型采用以拉力弹簧为主的起动器，一瞬间就能起动，不会使结构零件松动。定向器中用内螺旋弹簧和外螺旋弹簧两条弹簧防反转，增加了定向的可靠性。
定向器的结构保证能高效率驱动大惯性矩外部负载。外部负载不直接联接在转子上，而是联接在起动器外壳上，转子先于外部负载起动，因此可以用起动转矩(starting torque)较小、因此功率也较小的同步电动机带动惯性矩较大的外部负载，使效率提高。
电动机运转过程中人手偶而触及外部负载而造成超载时，内、外螺旋弹簧都立即打滑，定向器变成单向离合器，转子继续旋转而定向器外壳和外部负载停止旋转，因此对人体比较安全。
图1是同步电动机的纵剖面图。
图2是沿图1A－A方向的起动器剖视图。
图3是圆柱销与不联接拉力弹簧的一条安装杆的下端分开时拉力弹簧拉紧的状态。
零部件编号10电动机主体；20转子；21壳体；23永磁体；25转子轴；30定子；31爪形磁极；33骨架；35线圈；37电源线；38轴承；39铁芯；40起动器；41圆盘；43圆柱销；44橡胶圈；45螺钉；47拉力弹簧；48挡圈；49芯轴；50定向器；51轴套；53外壳；55塑胶(或橡胶)衬套；56垫圈；57内螺旋弹簧；58挡圈；59外螺旋弹簧；60外部负载；70安装部件；71安装板；72安装杆；73塑胶(橡胶)垫圈；75挡圈；77罩子。
本实用新型的实施例是风扇电动机，电动机外径50－60mm，其外部负载是三片风扇叶，风轮直径400－500mm。电动机主体按现有技术制造。起动器圆盘外径30－35mm，厚2－4mm，圆盘边缘相隔60－75°P电工角度装圆柱销和螺钉。拉力弹簧长10－12mm，外径3－4mm，用直径0.3－0.4mm弹簧钢丝绕制，有效圈数25－35圈，弹簧两头有环。一头固定在螺钉上，另一头固定在安装杆下端。内螺旋弹簧内径6mm，用直径0.5－0.6mm的弹簧钢丝绕制，有效圈数6－8圈，与轴套过盈配合。内螺旋弹簧一端固定在外壳底部。外螺旋弹簧内径8mm，用直径0.5－0.6mm的弹簧钢丝绕制，有效圈数8－10圈。外螺旋弹簧一头有2－3圈箍紧在轴套凸缘上，另一头固定在外壳底部。塑胶(橡胶)衬套内径9.2－10mm，壁厚0.5－1mm。胶合在外壳内壁，风扇叶装在外壳上。
权利要求1.一种定向起动的单相同步电动机，属于同步电动机技术领域，由电动机主体、起动器、定向器、安装部件构成，电动机主体是多极对爪极式内转子和永磁外转子构成的单相同步电动机或类似物，其特征是起动器圆盘固定在芯轴上，定向器装在转子延伸轴上，外部负载与定向器外壳联接，外部负载的惯性矩大于转子的惯性矩。
2.按权利要求1所述的同步电动机的起动器由圆盘、圆柱销、橡胶圈、螺钉和拉力弹簧构成，其特征是圆盘固定在芯轴上，圆盘边缘相隔60－75°P电工角度(P是电动机极数)装圆柱销和螺钉，橡胶圈套在圆柱销上，拉力弹簧的一头固定在螺钉上，另一头固定在安装杆下端，圆柱销与不联接拉力弹簧的一条安装杆的下端接触时拉力弹簧放松，分开时拉力弹簧收紧。
3.按权利要求1所述的同步电动机的定向器由轴套、外壳、塑胶(或橡胶)衬套、内螺旋弹簧和外螺旋弹簧组成，其特征是轴套固定在转子延伸轴上，轴套上端与转子壳体固定联接，内螺旋弹簧缠绕在轴套上，靠摩擦力和轴套接触，内螺旋弹簧一头固定在外壳底部，外螺旋弹簧共轴套装在内螺旋弹簧外，一头有2－3圈箍紧在轴套凸缘上，靠摩擦力和箍紧力与轴套凸缘接触，外螺旋弹簧的另一头也固定在外壳底部，内、外螺旋弹簧有相同旋向，圆桶形外壳内壁粘贴塑胶(或橡胶)衬套，塑胶衬套和外螺旋弹簧之间有空隙，外壳底部中央有孔，外壳套在轴套端部能转动，用挡圈卡在轴套端部凹槽中将外壳联接在轴套上。
专利摘要一种定向起动的单相同步电动机能迅速定向起动并且高效率驱动大惯性矩外部负载，由电动机主体、起动器、定向器和安装部件构成。电动机主体是永磁外转子单相同步电动机。起动器由圆盘、圆柱销、橡胶圈、螺钉、螺母和拉力弹簧组成。定向器由挡圈、轴套、内、外螺旋弹簧、塑胶衬套和外壳组成。外部负载接在定向器外壳上，其惯性矩大于转子的惯性矩。起动器芯轴装在安装板的孔中。本同步电动机适用于各种需要用电动机的电器设备。
文档编号H02K21/22GK2046289SQ8921126
公开日1989年10月18日 申请日期1989年4月1日 优先权日1989年4月1日
发明者邓秀英 申请人:邓秀英