新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种单相串励电动机，更具体的是涉及一种新型双层单叠绕组低振动 噪声单相串励电动机。
【背景技术】
[0002] 单相串励电动机具有起动转矩大、转速高和体积小等特点，且调速范围较宽，容易 实现无级调速，同时具有较好的恒功率特性，因此，广泛用于吸尘器、搅拌机、吹风机、滚筒 洗衣机等家用电器和电动工具中。但是单相串励电动机运行时具有明显的振动噪声，且负 载越大，振动噪声越大，由此限制了单相串励电动机的使用场合和应用范围。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种新型双层单叠绕组低振动噪声 单相串励电动机。
[0004] 本发明的目的采取下述技术方案实现：
[0005] -种新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机，包括机座、定子铁心、励磁绕 组、转轴、左端盖及轴承、右端盖及轴承、换向器、电刷、电刷支架、电枢铁心、电枢绕组、风扇 和风扇罩；
[0006] 所述定子铁心固定在机座内侧，励磁绕组为两相集中绕组，嵌放在定子铁心槽中， 两相励磁绕组的轴线在空间上正交；转轴两端分别通过左、右端盖的轴承与机座固定，其中 右端盖外侧设有风扇；两组换向器分别固定在转轴的两端，对应的两组电刷分别通过电刷 架安装在机座内侧的两端，且两组电刷在空间上错开90度，分别置于两相励磁绕组的轴线 位置；电枢铁心与转轴固定，电枢铁心与定子铁心之间存在空气隙；电枢绕组以内、外双层 的形式嵌放在电枢铁心槽中，内、外两层电枢绕组以单叠形式排放，每个绕组元件的两个有 效边跨过的槽数均为极距的两倍；且外层电枢绕组通过一组换向器和电刷后与一相励磁绕 组串联，内层电枢绕组通过另外一组换向器和电刷后与另一相励磁绕组串联，外层电枢绕 组的第一元件与内层电枢绕组的第一元件错开一个极距。
[0007] 所述的两相励磁绕组通入交变电流，相位互相错开90度电角度，且满足约束条件 Μ巧"=W2/22",，式中&和N2分别为两相励磁绕组的有效匝数，I1ηι和12"分别为通入两相励 磁绕组电流的峰值。
[0008] 本发明的有益效果：本发明的新型双层单叠绕组单相串励电动机电磁转矩恒定， 相对传统单相串励电动机能够有效消除电磁转矩中的振动分量，保证运行时具有较小的振 动噪声，且带负载能力强。
【附图说明】
[0009] 图1为新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机的结构图；
[0010] 图2为新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机的剖视图；
[0011] 图3为新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机的内、外双层电枢绕组的展 开图；
[0012] 图4为通入单相串励电动机两相励磁绕组一个周期的电流波形图。
【具体实施方式】
[0013] 以下结合附图进一步描述本发明新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机 的实施。
[0014] 如图1、图2所示，一种新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机，包括转轴 1、左端盖轴承2、左端盖3、换向器4、电刷5、电刷支架6、励磁绕组7、定子铁心8、电枢铁心 9、内层电枢绕组10、外层电枢绕组11、电刷支架12、电刷13、换向器14、右端盖15、右端盖 轴承16、风扇17、风扇罩18、励磁绕组19和机座20。
[0015] 所述定子铁心8固定在机座20的内侧，励磁绕组7和励磁绕组19嵌放在定子铁 心8的凹槽中，励磁绕组7和励磁绕组19的轴线在空间上正交；转轴1的两端分别通过左 端盖轴承2和右端盖轴承16后与机座20固定；右端盖15的外侧设有风扇17,风扇罩18与 右端盖15固定；换向器4固定在转轴1的左端，与电刷5接触，电刷5通过电刷支架6固定 在机座20内侧的左端，换向器14固定在转轴1的右端，与电刷13接触，电刷13通过电刷 支架12固定在机座20内侧的右端；电刷5置于励磁绕组7的轴线位置，电刷13置于励磁 绕组19的轴线位置，电刷5和电刷13在空间上错开90度；电枢铁心9与转轴1固定，电枢 铁心9与定子铁心8之间存在空气隙；内层电枢绕组10和外层电枢绕组11嵌放在电枢铁 心9的凹槽中，电枢铁心共计十六个凹槽，内层电枢绕组10和外层电枢绕组11以单叠形式 排放；内层电枢绕组10与换向器14相连，通过电刷13后与励磁绕组19串联，外层电枢绕 组11与换向器4相连，通过电刷5后与励磁绕组7串联。
[0016] 图3为新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机的内、外双层电枢绕组的 展开图，其中电枢铁心9共计有十六个凹槽，分别为901、902、903、904、905、906、907、908、 909、910、911、912、913、914、915和916 ;外层电枢绕组11由八个元件组成，分别为1101、 1102、1103、1104、1105、1106、1107和1108 ;内层电枢绕组10由八个元件组成，分别为 1001、1002、1003、1004、1005、1006、1007和1008 ;换向器4由八个换向片组成，分别为401、 402、403、404、405、406、407和408 ;电刷5由两个刷片组成，分别为501和502 ;换向器14 由八个换向片组成，分别为1401、1402、1403、1404、1405、1406、1407和1408 ;电刷13由两 个刷片组成，分别为1301和1302。
[0017] 所述的外层电枢绕组元件1101的两个有效边置于凹槽901和909,且分别与换向 片401和402相连；1102的两个有效边置于凹槽902和9010,且分别与换向片402和403 相连；1103的两个有效边置于凹槽903和9011，且分别与换向片403和404相连；1104的 两个有效边置于凹槽904和9012,且分别与换向片404和405相连；1105的两个有效边置 于凹槽905和9013,且分别与换向片405和406相连；1106的两个有效边置于凹槽906和 9014,且分别与换向片406和407相连；1107的两个有效边置于凹槽907和9015,且分别与 换向片407和408相连；1108的两个有效边置于凹槽908和9016,且分别与换向片408和 401相连。
[0018] 所述的内层电枢绕组元件1001的两个有效边置于凹槽905和9013,且分别与换 向片1401和1402相连；1002的两个有效边置于凹槽906和9014,且分别与换向片1402和 1403相连；1003的两个有效边置于凹槽907和9015,且分别与换向片1403和1404相连； 1004的两个有效边置于凹槽908和9016,且分别与换向片1404和1405相连；1005的两个 有效边置于凹槽909和901，且分别与换向片1405和1406相连；1006的两个有效边置于凹 槽9010和902,且分别与换向片1406和1407相连；1007的两个有效边置于凹槽9011和 903,且分别与换向片1407和1408相连；1008的两个有效边置于凹槽9012和904,且分别 与换向片1408和1401相连。
[0019] 所述的电刷片501和502中间错开四个刷片，电刷片1301和1302中间错开四个 刷片。
[0020] 图4为通入单相串励电动机励磁绕组7和励磁绕组19 一个周期的电流波形图，数 学表达式分别为：
[0021]
[0022] 由此产生的磁动势分别为：
[0023]
[0024] 式中&为励磁绕组7的有效匝数，N2为励磁绕组9的有效匝数。
[0025] 根据磁路的欧姆定理，同时考虑铁芯损耗对电流的影响，励磁绕组7和励磁绕组 19产生的磁通量分别为：
[0026]
[0027] 式中R"为磁通经过磁路的磁阻，α为磁通滞后电流的相位角。
[0028] 单相串励电动机转子1的电磁转矩为电枢绕组电流与励磁绕组磁场相互作用后 产生，可得励磁绕组7的磁场对外层电枢绕组11产生的电磁转矩I\(t)，励磁绕组19的磁 场对内层电枢绕组10产生的电磁转矩T2(t)，分别为：
[0029]
[0030] 式中C为结构常数，化简式⑷得：
[0031]
[0032] 若满足约束条件=W2/22",，则叠加后的单相串励电动机电磁转矩为：
[0033]
[0034] 根据所述式（6)可知，新型双层单叠绕组单相串励电动机的电磁转矩为恒定转 矩，相对传统单相串励电动机能够有效消除电磁转矩中的振动分量，保证转子运行时的转 速平稳，具有较小的振动噪声，此外，新型双层单叠绕组单相串励电动机的电磁转矩为传统 单相串励电动机电磁转矩恒定分量的两倍，具有更强的带负载能力。
【主权项】
1. 一种新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机，包括机座、定子铁心、励磁绕 组、转轴、左端盖及轴承、右端盖及轴承、换向器、电刷、电刷支架、电枢铁心、电枢绕组、风扇 和风扇罩； 其特征在于：所述定子铁心固定在机座内侧，励磁绕组为两相集中绕组，嵌放在定子铁 心槽中，两相励磁绕组的轴线在空间上正交；转轴两端分别通过左、右端盖的轴承与机座固 定，其中右端盖外侧设有风扇；两组换向器分别固定在转轴的两端，对应的两组电刷分别通 过电刷支架安装在机座内侧的两端，且两组电刷在空间上错开90度，分别置于两相励磁绕 组的轴线位置；电枢铁心与转轴固定，电枢铁心与定子铁心之间存在空气隙；电枢绕组以 内、外双层的形式嵌放在电枢铁心槽中，内、外两层电枢绕组以单叠形式排放，每个绕组元 件的两个有效边跨过的槽数均为极距的两倍；外层电枢绕组通过一组换向器和电刷后与一 相励磁绕组串联，内层电枢绕组通过另外一组换向器和电刷后与另一相励磁绕组串联，且 外层电枢绕组的第一元件与内层电枢绕组的第一元件错开一个极距。2. 根据权利要求1所述的一种新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机，其 特征在于：两相励磁绕组通入交变电流，相位互相错开90度电角度，且满足约束条件 二，式中&和N2分别为两相励磁绕组的有效阻数，11ηι和12"分别为通入两相励 磁绕组电流的峰值。
【专利摘要】一种新型双层单叠绕组低振动噪声单相串励电动机，主要包括机座、定子铁心、励磁绕组、转轴、换向器、电刷、电刷支架、电枢铁心和电枢绕组，其中励磁绕组为两相集中绕组，嵌放在定子铁心槽中，其轴线在空间上正交，两组换向器分别固定在转轴的两端，对应的两组电刷分别通过电刷支架安装在机座内侧的两端，电枢绕组以内、外双层的形式嵌放在电枢铁心槽中，内、外两层电枢绕组以单叠形式排放，每个绕组元件的两个有效边跨过的槽数均为极距的两倍，且外层电枢绕组的第一元件与内层电枢绕组的第一元件错开一个极距，本发明的新型单相串励电动机电磁转矩恒定，相对传统单相串励电动机能够有效消除电磁转矩中的振动分量，保证运行时具有较小的振动噪声。
【IPC分类】H02K23/08, H02K5/24, H02K3/28
【公开号】CN105305688
【申请号】CN201510744664
【发明人】赵浩, 冯浩, 丁立军
【申请人】赵浩
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月1日