专利名称：一种适于吊篮用的高转矩单相异步电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械技术领域，涉及一种电动机，特别是一种适于吊篮用的高转矩单相异步电动机。
背景技术：
电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。电动机按使用电源不同分为三相异步电动机与单相异步电动机。 目前在建筑行业领域中，吊篮使用的电动机为能够提供较大的负重载荷的启动力矩，通常采用电磁制动三相异步电动机，但由于很多数量的工地施工场所并未提供有三相电源，其通常为三相交流电源，考虑工地不同建筑工期的电源配置问题，前期多个厂家试制了单相异步电动机，但其存在堵转电流大、压降大、堵转转矩小的现状，造成吊篮在地面或半空不能起动，从而妨碍施工进程；同时较大的堵转电流在启动或者运行过程中对机体的各个元部件的冲击均为强烈，由此不同程度的造成各个元部件的损害，进而明显降低生产效率,生产质量,缩短机体的使用寿命。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种设置双值电容结构，同时其绕组采用等匝数分布及同心嵌入形式等优化结构方案，实现有效增强的启动转矩，并减小堵转电流的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机。本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现一种适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，包括具有内腔的机壳，所述的机壳内沿轴向穿设转动轴，所述的转动轴的外周固套转子，所述的机壳内周上固设环绕上述转子的定子，其特征在于，所述的定子具有由绕组线圈组成的主绕组和副绕组，所述的副绕组上由一条线路串接启动电容和离心开关，由另一条线路串接运转电容，且上述的启动电容、离心开关与运转电容呈并联，所述的主绕组具有出线头端和出线尾端，所述的副绕组具有出线头端和出线尾端，所述的主绕组、副绕组全部的出线头端和出线尾端均通过电路对应连接控制元件。本适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中机壳为压铸铝制成，转动轴与机壳之间设置转动轴承。机壳的内周上固设有呈周向环置的架体，圆周环状的定子固定在架体上完成装配。主绕组的出线头端标记为U1、出线尾端标记为U2 ;副绕组的出线头端标记为Z1、出线尾端标记为Z2。U1、U2、Z1、Z2均与控制元件电连接后，可由控制元件控制调整转动轴的正、反转向，同步实现吊篮的上升或下降。当通电时，定子的副绕组上的离心开关闭合，即电流通过串联在副绕组线路上的启动电容，由于启动电容的作用使得副绕组中的电流超前主绕组中的电流90电角度，并同时形成圆形的旋转磁场，进一步获得较大的启动转矩将转动轴施力转起，从而实现单相异步电动机也可具有高强度的启动转矩，并确保带动重负载运转。当转动轴转速达到同步转速的7(Γ85%时，离心开关被甩离断开，同时运转电容连通，使其只保持连接一个运转电容，以保证电机在运行时有较好的性能指标。在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的转子具有转子冲片，所述转子冲片的周圈上开设有转子槽，所述的转子槽具有朝向外围连通的间隙通口，且转子槽的内腔呈外周圈侧宽并逐步向内周圈侧缩窄，且所述转子槽的槽底为圆弧形。该转子槽的槽型设计进一步优化结构，使整机在性能方面提高启动转矩，并同时减小漏抗，降低堵转电流。在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的转子冲片的转子槽内灌注充实铝金属。 在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的转子槽的数量为22槽。在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的主绕组采用Ν1=Ν2两层线圈绕制形成，即线圈采用等匝数分布形式，并且占2/3定子相带；所述的副绕组的绕组线圈为单层线圈绕组，并且占1/3定子相带。由此消除了运行中导致不平稳的因素，提高运行的平稳性。在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的定子的内周圈上开设有定子槽，所述的主绕组和副绕组呈同心式嵌入上述定子槽内，并由各自绕组线圈形成的主绕组的整体线包与副绕组的整体线包在定子槽内不重叠设置。该主绕组和副绕组的嵌设方式有效的消除了三次及三的倍数次谐波，同时提高了生产效率。在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的离心开关装配于所述机壳内腔的后端位置处。离心开关所处该位置便于其实现正常甩离断开操作。在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的机壳包括壳身，所述的壳身的前端呈封闭式扣装前端盖，所述的壳身的后端呈封闭式扣装后端盖。壳身与前端盖之间通过法兰固装连接。在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的机壳的后端处罩设有风罩，所述风罩与机壳的后端面围设形成一封闭式空腔，所述的空腔内位于机壳的后端面上依次固设有制动器与风扇。该制动器为低压制动器，风罩起到防护制动器与风扇的作用。在上述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中，所述的定子通过交流电流驱动所述转子转动运行，其堵转转矩与额定转矩的比值指标达到2. 2至2. 8倍；最大转矩与额定转矩的比值指标达到I. 9至2. 2倍，同时堵转电流的指标值不增加。堵转转矩与额定转矩的比值指标超出标准要求的I. 7倍；最大转矩与额定转矩的比值指标超出标准要求的I. 7倍。与现有技术相比，本适于吊篮用的高转矩单相异步电动机通过设置双值电容结构，即一个启动电容、一个运转电容；同时其绕组采用等匝数分布及同心嵌入形式；又对转子冲片上开设转子槽的槽型改进等优化结构方案，从而有效增强了启动转矩，实现该单相异步电动机能够在重负载状态下启动运转，由此拓宽了本机体的作用领域；并且改进后的优化结构同时能够减小堵转电流，减小漏抗，消除三次及三的倍数次谐波，从而提高机体运转的平稳性，防止过大电流对机体产生的冲击损害，延长其使用寿命，还提高了生产效率。
图I是本适于吊篮用的高转矩单相异步电动机的平面结构示意图。图2是本适于吊篮用的高转矩单相异步电动机的双值电容原理示意图。图3是本适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中转子冲片的平面结构示意图。图4是本适于吊篮用的高转矩单相异步电动机中定子的绕组展开示意图。图中，I、机壳；la、前端盖；lb、后端盖；2、转动轴；3、转子；3a、转子冲片；3al、转子槽；4、定子；4a、主绕组；4b、副绕组；4c、启动电容；4d、离心开关；4e、运转电容；5、制动器；6、风扇；7、风罩。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。如图I、图2、图3和图4所示，本适于吊篮用的高转矩单相异步电动机包括具有内腔的机壳1，机壳I内穿设转动轴2，转动轴2的外周固套转子3，机壳I内周上固设环绕转子3的定子4。机壳I为压铸铝制成，并机壳I包括筒状的壳身，壳身的前端呈封闭式扣装前端盖la，且壳身与前端盖Ia之间通过法兰固装连接；壳身的后端呈封闭式扣装后端盖lb，且壳身与后端盖Ib通过卡接形成固装。机壳I的内周上固设有呈周向环置的架体，圆周环状的定子4固定在架体上完成装配。机壳I的后端处罩设有风罩7，风罩7与机壳I的后端面围设形成一个独立的空腔，该空腔内位于机壳I的后端面上依次固设有制动器5与风扇6。其中制动器5为低压制动器5，并风罩7起到防护制动器5与风扇6的作用。转动轴2沿轴向贯穿机壳1，且其两端对应伸出机壳I的前端盖Ia或后端盖lb，并转动轴2的端部与其外周相临挨的前端盖Ia的本体或后端盖Ib的本体之间设置转动轴2承,该转动轴2承套设于转动轴2的端部外周上。定子4具有由绕组线圈组成的主绕组4a和副绕组4b，主绕组4a的绕组线圈采用等匝数分布形式，即主绕组4a采用N1=N2两层线圈绕制形成，并且占2/3定子相带；副绕组4b的绕组线圈为单层线圈绕组，并且占1/3定子相带，由此消除了运行中导致不平稳的因素，提高运行的平稳性。定子4的内周圈上开设有定子槽，主绕组4a和副绕组4b呈同心式嵌入定子槽内，同时主绕组4a的绕组线圈形成的整体线包与副绕组4b的绕组线圈形成的整体线包在定子槽内不重叠设置，该主绕组4a和副绕组4b的嵌设方式有效的消除了三次及三的倍数次谐波，同时提高了生产效率。副绕组4b上由一条线路串接启动电容4c和离心开关4d，由另一条线路串接运转电容4e，且启动电容4c、离心开关4d与运转电容4e呈并联。其中离心开关4d装配于机壳I内腔的后端位置处，其所处该位置便于实现正常甩离断开操作。主绕组4a具有出线头端和出线尾端，并主绕组4a的出线头端标记为Ul、出线尾端标记为U2 ;副绕组4b具有出线头端和出线尾端，并副绕组4b的出线头端标记为Z1、出线尾端标记为Z2。主绕组4a、副绕组4b全部的出线头端和出线尾端，即Ul、U2、ZU Z2均与控制元件形成电连接，由此控制元件可控制调整转动轴2的正、反转向，同步实现吊篮的上升或下降。转子3具有转子冲片3a，转子冲片3a的周圈上开设有转子槽3al，转子槽3al具有朝向外围连通的间隙通口，且转子槽3al的内腔呈外周圈侧宽并逐步向内周圈侧缩窄，并转子槽3al的槽底为圆弧形。转子冲片3a的转子槽3al内灌注充实铝金属。转子槽3al的数量为22槽。该转子槽3al的槽型设计进一步优化结构，使整机在性能方面提高启动转矩，并同时减小漏抗，降低堵转电流。当通电时，定子4的副绕组4b上的离心开关4d闭合，即电流通过串联在副绕组4b线路上的启动电容4c，由于启动电容4c的作用使得副绕组4b中的电流超前主绕组4a中的电流90电角度，并同时形成圆形的旋转磁场，进一步获得较大的启动转矩将转动轴2施力转起，从而实现单相异步电动机也可具有高强度的启动转矩，并确保带动重负载运转。 当转动轴2转速达到同步转速的7(Γ85%时,离心开关4d被甩离断开，同时运转电容4e连通,使其只保持连接一个运转电容4e，以保证电机在运行时有较好的性能指标。定子4的主绕组4a和副绕组4b均通过交流电流，建立了电枢磁动势，即单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正转和反转磁场和。这两个旋转磁场切割自身为导体的转子3，并分别在转子3中产生感应电动势和感应电流，正向电磁转矩企图使转子3正转；反向电磁转矩企图使转子3反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。经过结构优化改造后的单相异步电动机，通过实践操作证实，其堵转转矩与额定转矩的比值指标达到2. 2至2. 8倍，超出标准要求的I. 7倍；其最大转矩与额定转矩的比值指标达到I. 9至2. 2倍，超出标准要求的I. 7倍，同时堵转电流的指标值不增加。由上述的数据值可见结构优化后的单相异步电动机有效增强了启动转矩，实现该单相异步电动机能够在重负载状态下带动载荷启动运转。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了机壳I ;前端盖Ia ;后端盖Ib ;转动轴2 ;转子3 ;转子冲片3a ;转子槽3al ;定子4 ;主绕组4a ;副绕组4b ;启动电容4c ;离心开关4d ;运转电容4e ;制动器5 ;风扇6 ;风罩7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
权利要求1.一种适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，包括具有内腔的机壳，所述的机壳内沿轴向穿设转动轴，所述的转动轴的外周固套转子，所述的机壳内周上固设环绕上述转子的定子，其特征在于，所述的定子具有由绕组线圈组成的主绕组和副绕组，所述的副绕组上由一条线路串接启动电容和离心开关，由另一条线路串接运转电容，且上述的启动电容、离心开关与运转电容呈并联，所述的主绕组具有出线头端和出线尾端，所述的副绕组具有出线头端和出线尾端，所述的主绕组、副绕组全部的出线头端和出线尾端均通过电路对应连接控制兀件。
2.根据权利要求I所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的转子具有转子冲片，所述转子冲片的周圈上开设有转子槽，所述的转子槽具有朝向外围连通的间隙通口，且转子槽的内腔呈外周圈侧宽并逐步向内周圈侧缩窄，且所述转子槽的槽底为圆弧形。
3.根据权利要求2所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的转子冲片的转子槽内灌注充实铝金属。
4.根据权利要求2所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的转子槽的数量为22槽。
5.根据权利要求I所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的主绕组的绕组线圈采用等匝数分布形式，所述的副绕组的绕组线圈为单层线圈绕组。
6.根据权利要求I所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的定子的内周圈上开设有定子槽，所述的主绕组和副绕组呈同心式嵌入上述定子槽内，并由各自绕组线圈形成的主绕组的整体线包与副绕组的整体线包在定子槽内不重叠设置。
7.根据权利要求I至6中任一条所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的离心开关装配于所述机壳内腔的后端位置处。
8.根据权利要求I至6中任一条所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的机壳包括壳身，所述的壳身的前端呈封闭式扣装前端盖，所述的壳身的后端呈封闭式扣装后端盖。
9.根据权利要求I至6中任一条所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的机壳的后端处罩设有风罩，所述风罩与机壳的后端面围设形成一封闭式空腔，所述的空腔内位于机壳的后端面上依次固设有制动器与风扇。
10.根据权利要求I至6中任一条所述的适于吊篮用的高转矩单相异步电动机，其特征在于，所述的定子通过交流电流驱动所述转子转动运行，其堵转转矩与额定转矩的比值指标达到2. 2至2. 8倍；最大转矩与额定转矩的比值指标达到I. 9至2. 2倍，同时堵转电流的指标值不增加。
专利摘要本实用新型提供了一种适于吊篮用的高转矩单相异步电动机。它解决了现有的单相异步电动机存在堵转电流大、堵转转矩小等问题。本实用新型包括具有内腔的机壳，机壳内沿轴向穿设转动轴，转动轴的外周固套转子，机壳内周上固设环绕转子的定子，定子具有由绕组线圈组成的主绕组和副绕组，副绕组上由一条线路串接启动电容和离心开关，由另一条线路串接运转电容，且启动电容、离心开关与运转电容呈并联，主绕组具有出线头端和出线尾端，副绕组具有出线头端和出线尾端，主绕组、副绕组全部的出线头端和出线尾端均通过电路对应连接控制元件。本实用新型能够在重负载状态下运用大转矩启动；并且减小堵转电流，减小漏抗，消除三次及三的倍数次谐波。
文档编号H02K17/08GK202713093SQ20122034821
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者吕咸岳, 栾永先, 马清辰 申请人:青岛天一集团红旗电机有限公司