双层鼠笼爪极盘式异步电动机的制作方法

文档序号:15647190发布日期:2018-10-12 22:43阅读:323来源:国知局

本发明是一种双层鼠笼爪极盘式异步电动机,其涉及一种电动机,特别是涉及一种采用爪极磁极、轴向电动机气隙、移相启动的双层鼠笼爪极盘式异步电动机。



背景技术:

爪极电动机在磁极数多的低转速电动机方面拥有制造工艺简单、成本低、绕组线圈少的优势。爪极电动机中应用最广泛的结构类型是爪极永磁同步电动机,主要应用于电风扇摇头电动机、微波炉转盘电动机等微型电动机。爪极永磁同步电动机无固定旋转方向、启动转矩小的特点使其应用范围受到限制。

盘式电动机是轴向电动机气隙,电动机转子直径大、电磁转矩大,电动机散热条件好,盘式电动机轴向长度小,特别适用于安装空间有严格限制的场合。另外,可以把多个盘式电动机安装在同一根转轴上,根据负载功率调节安装的盘式电动机数量,有利于机械设备的标准化设计。盘式电动机中应用较为广泛的结构类型是盘式有刷直流电动机和盘式永磁同步电动机。由于电刷和换向器的缺点使盘式有刷直流电动机应用范围受到限制。盘式永磁同步电动机无法直接启动,需要配置电动机控制器,成本较高,使盘式永磁同步电动机应用范围受到限制。

如果有一种电动机技术,具备爪极电动机在磁极数多时拥有制造工艺简单、成本低、绕组线圈少的优势,以及盘式电动机的电磁转矩大、电动机散热条件好的优势,并且克服普通爪极永磁同步电动机无固定旋转方向、启动转矩小的缺点,以及克服普通盘式有刷直流电动机有电刷和换向器的缺点,克服普通盘式永磁同步电动机无法直接启动,需要配置电动机控制器、成本较高的缺点,该电动机能够广泛应用于电动阀门执行机构、医疗器械、精密传动等小型低转速电动机。



技术实现要素:

本发明的目的是克服普通爪极永磁同步电动机无固定旋转方向、启动转矩小的缺点,以及克服普通盘式有刷直流电动机有电刷和换向器的缺点,克服普通盘式永磁同步电动机无法直接启动,需要配置电动机控制器,成本较高的缺点,提供一种能够移相启动、制造工艺简单、成本低、绕组线圈数量少、电磁转矩大、电动机散热条件好的双层鼠笼爪极盘式异步电动机。本发明的实施方案如下:

所述电动机包括转子部件、定子部件一、定子部件二。转子部件包括转轴、挡圈三、定位销三、挡圈二、定位销二、挡圈一、定位销一、转子铁芯、双层盘式鼠笼、键条。定子部件一包括固定支架一、轴套一、轴套二、磁轭环一、线圈骨架一、工作绕组线圈、定子铁芯部件一、定子铁芯部件二。定子部件二包括固定支架二、轴套三、轴套四、磁轭环二、线圈骨架二、启动绕组线圈、定子铁芯部件三、定子铁芯部件四。定子部件一与定子部件二沿着轴向排列,转子部件安装在定子部件一与定子部件二轴向内侧。

定子部件一的定子铁芯部件一的爪极一与定子铁芯部件二的爪极二在定子部件一轴向左侧的端面沿着圆周方向一一间隔排列。爪极一轴向截面呈扇形,爪极二轴向截面呈扇形。工作绕组线圈使若干个爪极一磁极极性与若干个爪极二磁极极性互为异性磁极。定子部件二的定子铁芯部件三的爪极三与定子铁芯部件四的爪极四在定子部件二轴向右侧的端面沿着圆周方向一一间隔排列。爪极三轴向截面呈扇形,爪极四轴向截面呈扇形。启动绕组线圈使若干个爪极三磁极极性与若干个爪极四磁极极性互为异性磁极。工作绕组线圈组成工作绕组,启动绕组线圈组成启动绕组,移相元件采用电容器,移相元件串联在启动绕组中。爪极三、爪极四径向几何中心线分别与爪极一、爪极二径向几何中心线相差一定角度,使爪极三、爪极四分别与爪极一、爪极二在空间上相差九十度电角度。每一个爪极一或爪极二组成一个工作绕组定子磁极,每一个爪极三或爪极四组成一个启动绕组定子磁极,工作绕组与启动绕组共同建立定子旋转磁场,转子部件在定子旋转磁场中产生电磁转矩。

转轴呈圆柱形,转轴径向外侧中间是定位轴肩,定位轴肩两端分别是轴段一、轴段二,轴段一中间位置有径向的销孔一,轴段二从中间位置向外侧一端依次排列有径向的销孔二、销孔三,轴段二靠近定位轴肩一端的径向外表面有键槽。挡圈一呈环形,挡圈一轴向端面中间是挡圈轴孔一,挡圈一有径向的挡圈销孔一。挡圈二呈环形,挡圈二轴向端面中间是挡圈轴孔二,挡圈二有径向的挡圈销孔二。挡圈三呈环形,挡圈三轴向端面中间是挡圈轴孔三,挡圈三有径向的挡圈销孔三。定位销一呈圆柱形,定位销二呈圆柱形,定位销三呈圆柱形。

转子铁芯呈圆盘形,转子铁芯轴向端面中间是铁芯轴孔,铁芯轴孔有铁芯键槽。转子铁芯两个轴向端面分别是转子铁芯端面一、转子铁芯端面二,转子铁芯端面一径向内侧是铁芯定位凹槽一,转子铁芯端面一径向外侧是转子铁芯磁极一,转子铁芯磁极一沿着圆周方向均布若干个铁芯导条槽一。转子铁芯端面二径向内侧是铁芯定位凹槽二,转子铁芯端面二径向外侧是转子铁芯磁极二,转子铁芯磁极二沿着圆周方向均布若干个铁芯导条槽二。若干个铁芯导条槽一与若干个铁芯导条槽二沿着轴向对齐。铁芯定位凹槽二径向外侧有若干个轴向的铁芯连接孔,铁芯连接孔是通孔,每一个铁芯连接孔一端靠近铁芯导条槽一径向内侧一端,每一个铁芯连接孔另一端靠近铁芯导条槽二径向内侧一端。

双层盘式鼠笼径向外侧是环形的鼠笼端环,鼠笼端环径向内表面轴向一端均布若干个鼠笼导条一,鼠笼端环径向内表面轴向另一端均布若干个鼠笼导条二,每一个鼠笼导条一径向内侧一端与一个鼠笼导条二径向内侧一端之间有一个鼠笼连接条,鼠笼连接条把鼠笼导条一、鼠笼导条二、鼠笼端环连接成闭合回路。双层盘式鼠笼的鼠笼导条二、鼠笼连接条、鼠笼导条一、鼠笼端环组成感应电流路径。

转子部件在装配时,双层盘式鼠笼的若干个鼠笼导条一安装在转子铁芯的若干个铁芯导条槽一内,若干个鼠笼导条二安装在转子铁芯的若干个铁芯导条槽二内,若干个鼠笼连接条安装在转子铁芯的若干个铁芯连接孔内,鼠笼端环安装在转子铁芯的径向外表面。然后把键条安装在转轴的键槽内,把转子铁芯的铁芯轴孔安装在转轴的轴段二上,并且使转子铁芯的铁芯定位凹槽一右侧端面与转轴的定位轴肩左侧端面相互接触安装在一起,使键条安装在转子铁芯的铁芯键槽内。把挡圈二的挡圈轴孔二安装在转轴的轴段二上,并且使挡圈二右侧端面与转子铁芯的铁芯定位凹槽二左侧端面相互接触安装在一起,使定位销二一端安装在挡圈二的挡圈销孔二内,使定位销二另一端安装在转轴的销孔二内。把挡圈三的挡圈轴孔三安装在转轴的轴段二上,并且使定位销三一端安装在挡圈三的挡圈销孔三内,使定位销三另一端安装在转轴的销孔三内。把挡圈一的挡圈轴孔一安装在转轴的轴段一上,并且使定位销一一端安装在挡圈一的挡圈销孔一内,使定位销一另一端安装在转轴的销孔一内。

轴套一呈环形。轴套二呈环形。固定支架一呈圆筒形,固定支架一两端径向内表面各有一个轴套定位槽,轴套一或者轴套二分别安装在固定支架一两端的轴套定位槽内,固定支架一的材质是非导磁材料。磁轭环一呈环形,磁轭环一轴向一端径向内表面有一个磁轭内定位槽一,磁轭环一轴向一端径向外表面有一个磁轭外定位槽一,磁轭内定位槽一与磁轭外定位槽一位于磁轭环一同一侧轴向端面。磁轭环一径向外侧有两个出线槽。轴套一、轴套二、固定支架一、磁轭环一组成固定支架部件一,固定支架部件一在装配时,磁轭环一径向内表面安装在固定支架一径向外表面,磁轭环一与轴套一位于固定支架一同一侧端面。

定子磁轭一轴向中间是环形磁轭一,环形磁轭一轴向一端均布若干个柱形磁轭一,柱形磁轭一沿着轴线剖切的截面呈l形,相邻两个柱形磁轭一之间是磁轭隔磁槽。柱形磁轭一呈l形截面的一端与环形磁轭一轴向端面连接在一起,柱形磁轭一呈l形截面的另一端位于环形磁轭一径向外侧。爪极一轴向截面呈扇形,若干个爪极一焊接在定子磁轭一的柱形磁轭一轴向端面组成定子铁芯部件一。爪极一与柱形磁轭一焊接位置位于爪极一径向内侧一端的轴向端面。定子部件一在装配时,定子铁芯部件一的远离柱形磁轭一的环形磁轭一轴向一端安装在固定支架部件一的磁轭环一的磁轭内定位槽一内。

定子磁轭二轴向中间是环形磁轭二,环形磁轭二轴向一端均布若干个柱形磁轭二,柱形磁轭二沿着轴线剖切的截面呈l形,相邻两个柱形磁轭二之间是磁轭隔磁槽。柱形磁轭二呈l形截面的一端与环形磁轭二轴向端面连接在一起,柱形磁轭二呈l形截面的另一端位于环形磁轭二径向内侧。爪极二轴向截面呈扇形,若干个爪极二焊接在定子磁轭二的柱形磁轭二轴向端面组成定子铁芯部件二。爪极二与柱形磁轭二焊接位置位于爪极二径向外侧一端的轴向端面。定子部件一在装配时,定子铁芯部件二的远离柱形磁轭二的环形磁轭二轴向一端安装在固定支架部件一的磁轭环一的磁轭外定位槽一内。

线圈骨架一径向中间是骨架中心孔一,线圈骨架一外表面有一个骨架线槽,工作绕组线圈安装在线圈骨架一的骨架线槽内组成工作绕组部件。定子部件一在装配时,线圈骨架一的骨架中心孔一安装在定子铁芯部件一的环形磁轭一径向外表面,使工作绕组部件位于定子铁芯部件一的环形磁轭一与定子铁芯部件二的环形磁轭二之间。

定子部件一装配后,工作绕组线圈的两根线圈接线分别穿过磁轭环一的出线槽,若干个爪极一、爪极二在定子部件一轴向左侧端面沿着顺时针方向或者逆时针方向依次排列。相邻两个爪极之间的圆周方向间隙是爪极隔磁间隙。爪极一、爪极二分别与环形磁轭一、环形磁轭二的磁轭隔磁槽之间的轴向间隙是槽间隔磁间隙。

轴套三呈环形。轴套四呈环形。固定支架二呈圆筒形,固定支架二两端径向内表面各有一个轴套定位槽,轴套三或者轴套四分别安装在固定支架二两端的轴套定位槽内,固定支架二的材质是非导磁材料。磁轭环二呈环形,磁轭环二轴向一端径向内表面有一个磁轭内定位槽二,磁轭环二轴向一端径向外表面有一个磁轭外定位槽二,磁轭内定位槽二与磁轭外定位槽二位于磁轭环二同一侧轴向端面。磁轭环二径向外侧有两个出线槽。轴套三、轴套四、固定支架二、磁轭环二组成固定支架部件二,固定支架部件二在装配时,磁轭环二径向内表面安装在固定支架二径向外表面,磁轭环二与轴套四位于固定支架二同一侧端面。

定子磁轭三轴向中间是环形磁轭三,环形磁轭三轴向一端均布若干个柱形磁轭三,柱形磁轭三沿着轴线剖切的截面呈l形,相邻两个柱形磁轭三之间是磁轭隔磁槽。柱形磁轭三呈l形截面的一端与环形磁轭三轴向端面连接在一起,柱形磁轭三呈l形截面的另一端位于环形磁轭三径向外侧。爪极三轴向截面呈扇形,若干个爪极三焊接在定子磁轭三的柱形磁轭三轴向端面组成定子铁芯部件三。爪极三与柱形磁轭三焊接位置位于爪极三径向内侧一端的轴向端面。定子部件二在装配时,定子铁芯部件三的远离柱形磁轭三的环形磁轭三轴向一端安装在固定支架部件二的磁轭环二的磁轭内定位槽二内。

定子磁轭四轴向中间是环形磁轭四,环形磁轭四轴向一端均布若干个柱形磁轭四,柱形磁轭四沿着轴线剖切的截面呈l形,相邻两个柱形磁轭四之间是磁轭隔磁槽。柱形磁轭四呈l形截面的一端与环形磁轭四轴向端面连接在一起,柱形磁轭四呈l形截面的另一端位于环形磁轭四径向内侧。爪极四轴向截面呈扇形,若干个爪极四焊接在定子磁轭四的柱形磁轭四轴向端面组成定子铁芯部件四。爪极四与柱形磁轭四焊接位置位于爪极四径向外侧一端的轴向端面。定子部件二在装配时,定子铁芯部件四的远离柱形磁轭四的环形磁轭四轴向一端安装在固定支架部件二的磁轭环二的磁轭外定位槽二内。

线圈骨架二径向中间是骨架中心孔二,线圈骨架二外表面有一个骨架线槽,启动绕组线圈安装在线圈骨架二的骨架线槽内组成启动绕组部件。定子部件二在装配时,线圈骨架二的骨架中心孔二安装在定子铁芯部件三的环形磁轭三径向外表面,使启动绕组部件位于定子铁芯部件三的环形磁轭三与定子铁芯部件四的环形磁轭四之间。

定子部件二装配后,启动绕组线圈的两根线圈接线分别穿过磁轭环二的出线槽。若干个爪极三、爪极四在定子部件二轴向右侧端面沿着顺时针方向或者逆时针方向依次排列。相邻两个爪极之间的圆周方向间隙是爪极隔磁间隙。爪极三、爪极四分别与环形磁轭三、环形磁轭四的磁轭隔磁槽之间的轴向间隙是槽间隔磁间隙。

所述电动机在装配时,使转子部件的转轴的轴段一安装在定子部件一的轴套一和轴套二径向内侧,并且使转轴的定位轴肩右侧端面与轴套二左侧端面相互接触安装在一起,使转子部件的挡圈一左侧端面与轴套一右侧端面相互接触安装在一起。使转子部件的转轴的轴段二安装在定子部件二的轴套三和轴套四径向内侧,并且使转子部件的挡圈二左侧端面与轴套三右侧端面相互接触安装在一起,使转子部件的挡圈三右侧端面与轴套四左侧端面相互接触安装在一起。转子部件的转子铁芯的转子铁芯磁极一与定子部件一的爪极一、爪极二之间的轴向间隙是电动机气隙一。转子部件的转子铁芯的转子铁芯磁极二与定子部件二的爪极三、爪极四之间的轴向间隙是电动机气隙二。

所述电动机的工作过程是:

所述电动机启动或运行时的某一时刻,工作绕组线圈接通交流电源,工作绕组磁场磁力线路径从工作绕组线圈的n极出发,磁力线依次穿过定子铁芯部件一的环形磁轭一、固定支架部件一的磁轭环一、定子铁芯部件二的环形磁轭二、柱形磁轭二、爪极二,工作绕组线圈使若干个爪极二呈现n极磁极极性,磁力线穿过电动机气隙一从转子铁芯磁极一进入转子铁芯内,磁力线绕过双层盘式鼠笼的鼠笼导条一,磁力线沿着圆周方向旋转一个电动机定子磁极极距的角度,磁力线从转子铁芯磁极一再次穿过电动机气隙一进入定子铁芯部件一的爪极一,工作绕组线圈使若干个爪极一呈现s极磁极极性,磁力线依次穿过定子铁芯部件一的爪极一、柱形磁轭一、环形磁轭一,磁力线回到工作绕组线圈的s极,形成闭合回路。磁力线在转子铁芯内切割双层盘式鼠笼的鼠笼导条一,在鼠笼导条一内产生感应电流。

所述电动机启动或运行时的某一时刻,启动绕组线圈接通交流电源,启动绕组磁场磁力线路径从启动绕组线圈的n极出发,磁力线依次穿过定子铁芯部件三的环形磁轭三、固定支架部件二的磁轭环二、定子铁芯部件四的环形磁轭四、柱形磁轭四、爪极四,启动绕组线圈使若干个爪极四呈现n极磁极极性,磁力线穿过电动机气隙二从转子铁芯磁极二进入转子铁芯内,磁力线绕过双层盘式鼠笼的鼠笼导条二,磁力线沿着圆周方向旋转一个电动机定子磁极极距的角度,磁力线从转子铁芯磁极二再次穿过电动机气隙二进入定子铁芯部件三的爪极三,启动绕组线圈使若干个爪极三呈现s极磁极极性,磁力线依次穿过定子铁芯部件三的爪极三、柱形磁轭三、环形磁轭三,磁力线回到启动绕组线圈的s极,形成闭合回路。磁力线在转子铁芯内切割双层盘式鼠笼的鼠笼导条二,在鼠笼导条二内产生感应电流。

所述电动机启动或运行时的某一时刻,工作绕组线圈使定子铁芯部件二若干个爪极二呈现n极磁极极性,并且使定子铁芯部件一若干个爪极一呈现s极磁极极性。启动绕组线圈使定子铁芯部件四若干个爪极四呈现n极磁极极性,并且使定子铁芯部件三若干个爪极三呈现s极磁极极性。爪极三、爪极四分别与爪极一、爪极二磁极极性一一对应。

所述电动机启动或运行时的某一时刻,沿着轴向相邻的爪极一和爪极三,工作绕组线圈使爪极一呈现s极磁极极性,启动绕组线圈使爪极三呈现s极磁极极性。工作绕组磁场磁力线在转子铁芯内切割双层盘式鼠笼的鼠笼导条一,使爪极一磁极范围内的鼠笼导条一内产生的感应电流方向从上向下。启动绕组磁场磁力线在转子铁芯内切割双层盘式鼠笼的鼠笼导条二,使爪极三磁极范围内的鼠笼导条二内产生的感应电流方向从下向上。在感应电流路径中,工作绕组磁场产生的感应电流与启动绕组磁场产生的感应电流按照相同方向流动。爪极三径向几何中心线与爪极一径向几何中心线相差一定角度,使爪极三与爪极一在空间上相差九十度电角度。

所述电动机启动或运行时的某一时刻,沿着轴向相邻的爪极二和爪极四,工作绕组线圈使爪极二呈现n极磁极极性,启动绕组线圈使爪极四呈现n极磁极极性。工作绕组磁场磁力线在转子铁芯内切割双层盘式鼠笼的鼠笼导条一,使爪极二磁极范围内的鼠笼导条一内产生的感应电流方向从下向上。启动绕组磁场磁力线在转子铁芯内切割双层盘式鼠笼的鼠笼导条二,使爪极四磁极范围内的鼠笼导条二内产生的感应电流方向从上向下。在感应电流路径中,工作绕组磁场产生的感应电流与启动绕组磁场产生的感应电流按照相同方向流动。爪极四径向几何中心线与爪极二径向几何中心线相差一定角度,使爪极四与爪爪极二在空间上相差九十度电角度。

启动绕组线圈与工作绕组线圈电流相位相差九十度,启动绕组线圈与工作绕组线圈共同作用产生定子旋转磁场,定子旋转磁场磁力线切割双层盘式鼠笼的鼠笼导条一和鼠笼导条二,电动机转子部件产生电磁转矩,使电动机转子部件沿着定子磁场旋转方向旋转。

所述电动机采用爪极磁极、轴向电动机气隙,采用电容器移相启动,具备固定旋转方向,共有一个工作绕组线圈和一个启动绕组线圈,所述电动机具备爪极电动机在磁极数多时拥有制造工艺简单、成本低、绕组线圈数量少的优势,以及盘式电动机的电磁转矩大、电动机散热条件好的优势,并且克服普通爪极永磁同步电动机无固定旋转方向、启动转矩小的缺点,以及克服普通盘式有刷直流电动机有电刷和换向器的缺点,克服普通盘式永磁同步电动机无法直接启动,需要配置电动机控制器、成本较高的缺点,该电动机能够广泛应用于电动阀门执行机构、医疗器械、精密传动等小型低转速电动机。

附图说明

图1是所述电动机的轴测剖视图。

图2是转子部件的轴测剖视图。

图3是转子铁芯的轴测图。

图4是双层盘式鼠笼的轴测图。

图5是转轴的轴测图。

图6是挡圈二的轴测图。

图7是挡圈一或者挡圈三的轴测图。

图8是定子部件一的轴测剖视图。

图9是固定支架部件一的轴测剖视图。

图10是定子铁芯部件一的轴测图。

图11是定子磁轭一的轴测图。

图12是定子铁芯部件二的轴测图。

图13是定子磁轭二的轴测图。

图14是定子部件二的轴测剖视图。

图15是固定支架部件二的轴测剖视图。

图16是定子铁芯部件三的轴测图。

图17是定子磁轭三的轴测图。

图18是定子铁芯部件四的轴测图。

图19是定子磁轭四的轴测图。

图20是工作绕组部件或者启动绕组部件的轴测图。

图21是所述电动机磁场分布示意图。定子磁极为十二极。

图22是工作绕组磁场分布示意图。定子磁极为十二极。

图23是启动绕组磁场分布示意图。定子磁极为十二极。

图24是所述电动机沿着轴线剖切的示意图。

图25是鼠笼导条中感应电流方向的示意图。

说明书附图中大写字母n和s代表工作绕组磁场的磁极极性。小写字母n和s代表启动绕组磁场的磁极极性。

图中标注有转轴1、挡圈三2、定位销三3、轴套四4、固定支架二5、定子铁芯部件三6、磁轭环二7、线圈骨架二8、启动绕组线圈9、定子铁芯部件四10、转子铁芯11、双层盘式鼠笼12、定子铁芯部件二13、工作绕组线圈14、线圈骨架一15、磁轭环一16、定子铁芯部件一17、固定支架一18、轴套一19、定位销一20、挡圈一21、轴套二22、定位销二23、挡圈二24、轴套三25、键条26、铁芯连接孔27、转子铁芯磁极二28、铁芯键槽29、铁芯轴孔30、铁芯定位凹槽二31、铁芯导条槽二32、铁芯导条槽一33、转子铁芯磁极一34、鼠笼端环35、鼠笼连接条36、鼠笼导条二37、鼠笼导条一38、轴段二39、销孔三40、销孔二41、键槽42、定位轴肩43、销孔一44、轴段一45、挡圈轴孔二46、挡圈销孔二47、挡圈轴孔一48、挡圈销孔一49、出线槽50、磁轭内定位槽一51、磁轭外定位槽一52、爪极一53、定子磁轭一54、环形磁轭一55、柱形磁轭一56、磁轭隔磁槽57、爪极二58、定子磁轭二59、环形磁轭二60、柱形磁轭二61、磁轭内定位槽二62、磁轭外定位槽二63、定子磁轭三64、爪极三65、环形磁轭三66、柱形磁轭三67、定子磁轭四68、爪极四69、柱形磁轭四70、环形磁轭四71、骨架中心孔一72、爪极隔磁间隙73、定子磁场旋转方向74、感应电流方向75、感应电流路径76。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1、图2、图8、图14、图24,所述电动机包括转子部件、定子部件一、定子部件二。转子部件包括转轴1、挡圈三2、定位销三3、挡圈二24、定位销二23、挡圈一21、定位销一20、转子铁芯11、双层盘式鼠笼12、键条26。定子部件一包括固定支架一18、轴套一19、轴套二22、磁轭环一16、线圈骨架一15、工作绕组线圈14、定子铁芯部件一17、定子铁芯部件二13。定子部件二包括固定支架二5、轴套三25、轴套四4、磁轭环二7、线圈骨架二8、启动绕组线圈9、定子铁芯部件三6、定子铁芯部件四10。定子部件一与定子部件二沿着轴向排列,转子部件安装在定子部件一与定子部件二轴向内侧。

定子部件一的定子铁芯部件一17的爪极一53与定子铁芯部件二13的爪极二58在定子部件一轴向左侧的端面沿着圆周方向一一间隔排列。爪极一53轴向截面呈扇形,爪极二58轴向截面呈扇形。工作绕组线圈14使若干个爪极一53磁极极性与若干个爪极二58磁极极性互为异性磁极。定子部件二的定子铁芯部件三6的爪极三65与定子铁芯部件四10的爪极四69在定子部件二轴向右侧的端面沿着圆周方向一一间隔排列。爪极三65轴向截面呈扇形,爪极四69轴向截面呈扇形。启动绕组线圈9使若干个爪极三65磁极极性与若干个爪极四69磁极极性互为异性磁极。工作绕组线圈14组成工作绕组,启动绕组线圈9组成启动绕组,移相元件采用电容器,移相元件串联在启动绕组中。爪极三65、爪极四69径向几何中心线分别与爪极一53、爪极二58径向几何中心线相差一定角度,使爪极三65、爪极四69分别与爪极一53、爪极二58在空间上相差九十度电角度。每一个爪极一53或爪极二58组成一个工作绕组定子磁极,每一个爪极三65或爪极四69组成一个启动绕组定子磁极,工作绕组与启动绕组共同建立定子旋转磁场,转子部件在定子旋转磁场中产生电磁转矩。

参照图1至图21,转轴1呈圆柱形,转轴1径向外侧中间是定位轴肩43,定位轴肩43两端分别是轴段一45、轴段二39,轴段一45中间位置有径向的销孔一44,轴段二39从中间位置向外侧一端依次排列有径向的销孔二41、销孔三40,轴段二39靠近定位轴肩43一端的径向外表面有键槽42。挡圈一21呈环形,挡圈一21轴向端面中间是挡圈轴孔一48,挡圈一21有径向的挡圈销孔一49。挡圈二24呈环形,挡圈二24轴向端面中间是挡圈轴孔二46,挡圈二24有径向的挡圈销孔二47。挡圈三2呈环形,挡圈三2轴向端面中间是挡圈轴孔三,挡圈三2有径向的挡圈销孔三。定位销一20呈圆柱形,定位销二23呈圆柱形,定位销三3呈圆柱形。

转子铁芯11呈圆盘形,转子铁芯11轴向端面中间是铁芯轴孔30,铁芯轴孔30有铁芯键槽29。转子铁芯11两个轴向端面分别是转子铁芯端面一、转子铁芯端面二,转子铁芯端面一径向内侧是铁芯定位凹槽一,转子铁芯端面一径向外侧是转子铁芯磁极一34,转子铁芯磁极一34沿着圆周方向均布若干个铁芯导条槽一33。转子铁芯端面二径向内侧是铁芯定位凹槽二31,转子铁芯端面二径向外侧是转子铁芯磁极二28,转子铁芯磁极二28沿着圆周方向均布若干个铁芯导条槽二32。若干个铁芯导条槽一33与若干个铁芯导条槽二32沿着轴向对齐。铁芯定位凹槽二31径向外侧有若干个轴向的铁芯连接孔27,铁芯连接孔27是通孔,每一个铁芯连接孔27一端靠近铁芯导条槽一33径向内侧一端,每一个铁芯连接孔27另一端靠近铁芯导条槽二32径向内侧一端。

双层盘式鼠笼12径向外侧是环形的鼠笼端环35,鼠笼端环35径向内表面轴向一端均布若干个鼠笼导条一38,鼠笼端环35径向内表面轴向另一端均布若干个鼠笼导条二37,每一个鼠笼导条一38径向内侧一端与一个鼠笼导条二37径向内侧一端之间有一个鼠笼连接条36,鼠笼连接条36把鼠笼导条一38、鼠笼导条二37、鼠笼端环35连接成闭合回路。双层盘式鼠笼12的鼠笼导条二37、鼠笼连接条36、鼠笼导条一38、鼠笼端环35组成感应电流路径76。

转子部件在装配时,双层盘式鼠笼12的若干个鼠笼导条一38安装在转子铁芯11的若干个铁芯导条槽一33内,若干个鼠笼导条二37安装在转子铁芯11的若干个铁芯导条槽二32内,若干个鼠笼连接条36安装在转子铁芯11的若干个铁芯连接孔27内,鼠笼端环35安装在转子铁芯11的径向外表面。然后把键条26安装在转轴1的键槽42内,把转子铁芯11的铁芯轴孔30安装在转轴1的轴段二39上,并且使转子铁芯11的铁芯定位凹槽一右侧端面与转轴1的定位轴肩43左侧端面相互接触安装在一起,使键条26安装在转子铁芯11的铁芯键槽29内。把挡圈二24的挡圈轴孔二46安装在转轴1的轴段二39上,并且使挡圈二24右侧端面与转子铁芯11的铁芯定位凹槽二31左侧端面相互接触安装在一起,使定位销二23一端安装在挡圈二24的挡圈销孔二47内,使定位销二23另一端安装在转轴1的销孔二41内。把挡圈三2的挡圈轴孔三安装在转轴1的轴段二39上,并且使定位销三3一端安装在挡圈三2的挡圈销孔三内,使定位销三3另一端安装在转轴1的销孔三40内。把挡圈一21的挡圈轴孔一48安装在转轴1的轴段一45上,并且使定位销一20一端安装在挡圈一21的挡圈销孔一49内,使定位销一20另一端安装在转轴1的销孔一44内。

轴套一19呈环形。轴套二22呈环形。固定支架一18呈圆筒形,固定支架一18两端径向内表面各有一个轴套定位槽,轴套一19或者轴套二22分别安装在固定支架一18两端的轴套定位槽内,固定支架一18的材质是非导磁材料。磁轭环一16呈环形,磁轭环一16轴向一端径向内表面有一个磁轭内定位槽一51,磁轭环一16轴向一端径向外表面有一个磁轭外定位槽一52,磁轭内定位槽一51与磁轭外定位槽一52位于磁轭环一16同一侧轴向端面。磁轭环一16径向外侧有两个出线槽50。轴套一19、轴套二22、固定支架一18、磁轭环一16组成固定支架部件一,固定支架部件一在装配时,磁轭环一16径向内表面安装在固定支架一18径向外表面,磁轭环一16与轴套一19位于固定支架一18同一侧端面。

定子磁轭一54轴向中间是环形磁轭一55,环形磁轭一55轴向一端均布若干个柱形磁轭一56,柱形磁轭一56沿着轴线剖切的截面呈l形,相邻两个柱形磁轭一56之间是磁轭隔磁槽57。柱形磁轭一56呈l形截面的一端与环形磁轭一55轴向端面连接在一起,柱形磁轭一56呈l形截面的另一端位于环形磁轭一55径向外侧。爪极一53轴向截面呈扇形,若干个爪极一53焊接在定子磁轭一54的柱形磁轭一56轴向端面组成定子铁芯部件一17。爪极一53与柱形磁轭一56焊接位置位于爪极一53径向内侧一端的轴向端面。定子部件一在装配时,定子铁芯部件一17的远离柱形磁轭一56的环形磁轭一55轴向一端安装在固定支架部件一的磁轭环一16的磁轭内定位槽一51内。

定子磁轭二59轴向中间是环形磁轭二60,环形磁轭二60轴向一端均布若干个柱形磁轭二61,柱形磁轭二61沿着轴线剖切的截面呈l形,相邻两个柱形磁轭二61之间是磁轭隔磁槽57。柱形磁轭二61呈l形截面的一端与环形磁轭二60轴向端面连接在一起,柱形磁轭二61呈l形截面的另一端位于环形磁轭二60径向内侧。爪极二58轴向截面呈扇形,若干个爪极二58焊接在定子磁轭二59的柱形磁轭二61轴向端面组成定子铁芯部件二13。爪极二58与柱形磁轭二61焊接位置位于爪极二58径向外侧一端的轴向端面。定子部件一在装配时,定子铁芯部件二13的远离柱形磁轭二61的环形磁轭二60轴向一端安装在固定支架部件一的磁轭环一16的磁轭外定位槽一52内。

线圈骨架一15径向中间是骨架中心孔一72,线圈骨架一15外表面有一个骨架线槽,工作绕组线圈14安装在线圈骨架一15的骨架线槽内组成工作绕组部件。定子部件一在装配时,线圈骨架一15的骨架中心孔一72安装在定子铁芯部件一17的环形磁轭一55径向外表面,使工作绕组部件位于定子铁芯部件一17的环形磁轭一55与定子铁芯部件二13的环形磁轭二60之间。

定子部件一装配后,工作绕组线圈14的两根线圈接线分别穿过磁轭环一16的出线槽50,若干个爪极一53、爪极二58在定子部件一轴向左侧端面沿着顺时针方向或者逆时针方向依次排列。相邻两个爪极之间的圆周方向间隙是爪极隔磁间隙73。爪极一53、爪极二58分别与环形磁轭一55、环形磁轭二60的磁轭隔磁槽57之间的轴向间隙是槽间隔磁间隙。

轴套三25呈环形。轴套四4呈环形。固定支架二5呈圆筒形,固定支架二5两端径向内表面各有一个轴套定位槽,轴套三25或者轴套四4分别安装在固定支架二5两端的轴套定位槽内,固定支架二5的材质是非导磁材料。磁轭环二7呈环形,磁轭环二7轴向一端径向内表面有一个磁轭内定位槽二62,磁轭环二7轴向一端径向外表面有一个磁轭外定位槽二63,磁轭内定位槽二62与磁轭外定位槽二63位于磁轭环二7同一侧轴向端面。磁轭环二7径向外侧有两个出线槽50。轴套三25、轴套四4、固定支架二5、磁轭环二7组成固定支架部件二,固定支架部件二在装配时,磁轭环二7径向内表面安装在固定支架二5径向外表面,磁轭环二7与轴套四4位于固定支架二5同一侧端面。

定子磁轭三64轴向中间是环形磁轭三66,环形磁轭三66轴向一端均布若干个柱形磁轭三67,柱形磁轭三67沿着轴线剖切的截面呈l形,相邻两个柱形磁轭三67之间是磁轭隔磁槽57。柱形磁轭三67呈l形截面的一端与环形磁轭三66轴向端面连接在一起,柱形磁轭三67呈l形截面的另一端位于环形磁轭三66径向外侧。爪极三65轴向截面呈扇形,若干个爪极三65焊接在定子磁轭三64的柱形磁轭三67轴向端面组成定子铁芯部件三6。爪极三65与柱形磁轭三67焊接位置位于爪极三65径向内侧一端的轴向端面。定子部件二在装配时,定子铁芯部件三6的远离柱形磁轭三67的环形磁轭三66轴向一端安装在固定支架部件二的磁轭环二7的磁轭内定位槽二62内。

定子磁轭四68轴向中间是环形磁轭四71,环形磁轭四71轴向一端均布若干个柱形磁轭四70,柱形磁轭四70沿着轴线剖切的截面呈l形,相邻两个柱形磁轭四70之间是磁轭隔磁槽57。柱形磁轭四70呈l形截面的一端与环形磁轭四71轴向端面连接在一起,柱形磁轭四70呈l形截面的另一端位于环形磁轭四71径向内侧。爪极四69轴向截面呈扇形,若干个爪极四69焊接在定子磁轭四68的柱形磁轭四70轴向端面组成定子铁芯部件四10。爪极四69与柱形磁轭四70焊接位置位于爪极四69径向外侧一端的轴向端面。定子部件二在装配时,定子铁芯部件四10的远离柱形磁轭四70的环形磁轭四71轴向一端安装在固定支架部件二的磁轭环二7的磁轭外定位槽二63内。

线圈骨架二8径向中间是骨架中心孔二,线圈骨架二8外表面有一个骨架线槽,启动绕组线圈9安装在线圈骨架二8的骨架线槽内组成启动绕组部件。定子部件二在装配时,线圈骨架二8的骨架中心孔二安装在定子铁芯部件三6的环形磁轭三66径向外表面,使启动绕组部件位于定子铁芯部件三6的环形磁轭三66与定子铁芯部件四10的环形磁轭四71之间。

定子部件二装配后,启动绕组线圈9的两根线圈接线分别穿过磁轭环二7的出线槽50。若干个爪极三65、爪极四69在定子部件二轴向右侧端面沿着顺时针方向或者逆时针方向依次排列。相邻两个爪极之间的圆周方向间隙是爪极隔磁间隙73。爪极三65、爪极四69分别与环形磁轭三66、环形磁轭四71的磁轭隔磁槽57之间的轴向间隙是槽间隔磁间隙。

所述电动机在装配时,使转子部件的转轴1的轴段一45安装在定子部件一的轴套一19和轴套二22径向内侧,并且使转轴1的定位轴肩43右侧端面与轴套二22左侧端面相互接触安装在一起,使转子部件的挡圈一21左侧端面与轴套一19右侧端面相互接触安装在一起。使转子部件的转轴1的轴段二39安装在定子部件二的轴套三25和轴套四4径向内侧,并且使转子部件的挡圈二24左侧端面与轴套三25右侧端面相互接触安装在一起,使转子部件的挡圈三2右侧端面与轴套四4左侧端面相互接触安装在一起。转子部件的转子铁芯11的转子铁芯磁极一34与定子部件一的爪极一53、爪极二58之间的轴向间隙是电动机气隙一。转子部件的转子铁芯11的转子铁芯磁极二28与定子部件二的爪极三65、爪极四69之间的轴向间隙是电动机气隙二。

参照图22至图25,所述电动机的工作过程是:

所述电动机启动或运行时的某一时刻,工作绕组线圈14接通交流电源,工作绕组磁场磁力线路径从工作绕组线圈14的n极出发,磁力线依次穿过定子铁芯部件一17的环形磁轭一55、固定支架部件一的磁轭环一16、定子铁芯部件二13的环形磁轭二60、柱形磁轭二61、爪极二58,工作绕组线圈14使若干个爪极二58呈现n极磁极极性,磁力线穿过电动机气隙一从转子铁芯磁极一34进入转子铁芯11内,磁力线绕过双层盘式鼠笼12的鼠笼导条一38,磁力线沿着圆周方向旋转一个电动机定子磁极极距的角度,磁力线从转子铁芯磁极一34再次穿过电动机气隙一进入定子铁芯部件一17的爪极一53,工作绕组线圈14使若干个爪极一53呈现s极磁极极性,磁力线依次穿过定子铁芯部件一17的爪极一53、柱形磁轭一56、环形磁轭一55,磁力线回到工作绕组线圈14的s极,形成闭合回路。磁力线在转子铁芯11内切割双层盘式鼠笼12的鼠笼导条一38,在鼠笼导条一38内产生感应电流。

所述电动机启动或运行时的某一时刻,启动绕组线圈9接通交流电源,启动绕组磁场磁力线路径从启动绕组线圈9的n极出发,磁力线依次穿过定子铁芯部件三6的环形磁轭三66、固定支架部件二的磁轭环二7、定子铁芯部件四10的环形磁轭四71、柱形磁轭四70、爪极四69,启动绕组线圈9使若干个爪极四69呈现n极磁极极性,磁力线穿过电动机气隙二从转子铁芯磁极二28进入转子铁芯11内,磁力线绕过双层盘式鼠笼12的鼠笼导条二37,磁力线沿着圆周方向旋转一个电动机定子磁极极距的角度,磁力线从转子铁芯磁极二28再次穿过电动机气隙二进入定子铁芯部件三6的爪极三65,启动绕组线圈9使若干个爪极三65呈现s极磁极极性,磁力线依次穿过定子铁芯部件三6的爪极三65、柱形磁轭三67、环形磁轭三66,磁力线回到启动绕组线圈9的s极,形成闭合回路。磁力线在转子铁芯11内切割双层盘式鼠笼12的鼠笼导条二37,在鼠笼导条二37内产生感应电流。

所述电动机启动或运行时的某一时刻,工作绕组线圈14使定子铁芯部件二13若干个爪极二58呈现n极磁极极性,并且使定子铁芯部件一17若干个爪极一53呈现s极磁极极性。启动绕组线圈9使定子铁芯部件四10若干个爪极四69呈现n极磁极极性,并且使定子铁芯部件三6若干个爪极三65呈现s极磁极极性。爪极三65、爪极四69分别与爪极一53、爪极二58磁极极性一一对应。

所述电动机启动或运行时的某一时刻,沿着轴向相邻的爪极一53和爪极三65,工作绕组线圈14使爪极一53呈现s极磁极极性,启动绕组线圈9使爪极三65呈现s极磁极极性。工作绕组磁场磁力线在转子铁芯11内切割双层盘式鼠笼12的鼠笼导条一38,使爪极一53磁极范围内的鼠笼导条一38内产生的感应电流方向75从上向下。启动绕组磁场磁力线在转子铁芯11内切割双层盘式鼠笼12的鼠笼导条二37,使爪极三65磁极范围内的鼠笼导条二37内产生的感应电流方向75从下向上。在感应电流路径76中,工作绕组磁场产生的感应电流与启动绕组磁场产生的感应电流按照相同方向流动。爪极三65径向几何中心线与爪极一53径向几何中心线相差一定角度,使爪极三65与爪极一53在空间上相差九十度电角度。

所述电动机启动或运行时的某一时刻,沿着轴向相邻的爪极二58和爪极四69,工作绕组线圈14使爪极二58呈现n极磁极极性,启动绕组线圈9使爪极四69呈现n极磁极极性。工作绕组磁场磁力线在转子铁芯11内切割双层盘式鼠笼12的鼠笼导条一38,使爪极二58磁极范围内的鼠笼导条一38内产生的感应电流方向75从下向上。启动绕组磁场磁力线在转子铁芯11内切割双层盘式鼠笼12的鼠笼导条二37,使爪极四69磁极范围内的鼠笼导条二37内产生的感应电流方向75从上向下。在感应电流路径76中,工作绕组磁场产生的感应电流与启动绕组磁场产生的感应电流按照相同方向流动。爪极四69径向几何中心线与爪极二58径向几何中心线相差一定角度,使爪极四69与爪爪极二58在空间上相差九十度电角度。

启动绕组线圈9与工作绕组线圈14电流相位相差九十度,启动绕组线圈9与工作绕组线圈14共同作用产生定子旋转磁场,定子旋转磁场磁力线切割双层盘式鼠笼12的鼠笼导条一38和鼠笼导条二37,电动机转子部件产生电磁转矩,使电动机转子部件沿着定子磁场旋转方向74旋转。

所述电动机采用爪极磁极、轴向电动机气隙,采用电容器移相启动,具备固定旋转方向,共有一个工作绕组线圈14和一个启动绕组线圈9,所述电动机具备爪极电动机在磁极数多时拥有制造工艺简单、成本低、绕组线圈数量少的优势,以及盘式电动机的电磁转矩大、电动机散热条件好的优势,并且克服普通爪极永磁同步电动机无固定旋转方向、启动转矩小的缺点,以及克服普通盘式有刷直流电动机有电刷和换向器的缺点,克服普通盘式永磁同步电动机无法直接启动,需要配置电动机控制器、成本较高的缺点,该电动机能够广泛应用于电动阀门执行机构、医疗器械、精密传动等小型低转速电动机。

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