專利名稱：自磁化電動機及在其定子上纏繞線圈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自磁化電動機以及在其定子上纏繞線圈的方法，尤其涉及一種從初始驅(qū)動起至達到同步速度之前通過由主線圈、副線圈和轉(zhuǎn)子的導電桿所產(chǎn)生的感應電動勢來運行、而在同步速度時通過由勵磁磁極和勵磁磁化部所產(chǎn)生的磁動勢來運行的電動機以及在其定子上纏繞線圈的方法。
背景技術(shù)：
通常，電動機是一種將電能轉(zhuǎn)換為動能的設(shè)備，電動機根據(jù)所使用的電源可分為直流(DC)電動機和交流(AC)電動機。
交流電動機可以包括感應電動機、同步電動機和整流式電動機。感應電動機可劃分為單相感應電動機和三相感應電動機。
單相感應電動機通常具有簡單而穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，并相對容易獲得單相電源，該單相電源廣泛地用作家庭、辦公、工業(yè)和建筑行業(yè)的電氣設(shè)備的驅(qū)動電源。
單相感應電動機不能自起動，因此為了產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩，設(shè)置主線圈和副線圈，且副線圈的電流相位與主線圈的電流相位相比超前90°。主線圈和副線圈采用特殊的方法纏繞在感應槽中。
在現(xiàn)有技術(shù)的單相感應電動機中，當交流電源在單相感應電動機的初始驅(qū)動時施加到纏繞在感應槽中的主線圈和副線圈時，產(chǎn)生定子的旋轉(zhuǎn)磁場。此時，感應電流施加到轉(zhuǎn)子的導電桿，從而轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。在此，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同時滑動。此時，施加到副線圈上的電流由電流截止裝置屏蔽掉，從而電流僅施加在主線圈上。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)的單相感應電動機中，由于轉(zhuǎn)子通過感應操作來旋轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子會滑動并由此降低了電動機的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的是提供一種自磁化電動機及在其定子上纏繞線圈的方法，該自磁化電動機通過在定子上形成勵磁磁極和勵磁線圈以使轉(zhuǎn)子以定子磁場的同步速度旋轉(zhuǎn)并通過在轉(zhuǎn)子的外周面設(shè)置勵磁磁化部，來改善電動機的效率、功率因數(shù)和同步特性。
為了達到這些和其它優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的意圖，正如在此具體實施和廣泛說明的，提供一種自磁化電動機，包括定子，其內(nèi)周面以特定間隔設(shè)置有多個定子槽和多個勵磁槽，在各定子槽之間分別設(shè)置有齒，在所述勵磁槽之間設(shè)置有勵磁磁極，所述齒的端部設(shè)置成接近該定子的中心部分，所述勵磁磁極的端部設(shè)置成比所述齒的端部更接近該定子的中心部分；主線圈，其纏繞在各定子槽中；副線圈，其電流相位比該主線圈的電流相位超前90°，并纏繞在各定子槽中；勵磁線圈，其纏繞在各勵磁槽中；以及轉(zhuǎn)子，其可轉(zhuǎn)動地插入該定子的中心部分，并且該轉(zhuǎn)子的外周面設(shè)置有由該勵磁線圈磁化的勵磁磁化部。
所述勵磁磁極的端部與該勵磁磁化部的外周面之間的間隙相對地窄于所述齒的端部與該勵磁磁化部的外周面之間的間隙。
在所述多個定子槽中與各所述勵磁槽相鄰的各定子槽中重疊纏繞有該副線圈。
該主線圈插入第1定子槽內(nèi)，且按第12定子槽、第2定子槽、第11定子槽、第3定子槽、第10定子槽、第4定子槽、第9定子槽、第24定子槽、第13定子槽、第23定子槽、第14定子槽、第22定子槽、第15定子槽、第21定子槽和第16定子槽的順序纏繞，然后抽出。該副線圈插入第6定子槽，且按第20定子槽、第5定子槽、第20定子槽、第4定子槽、第21定子槽、第3定子槽、第22定子槽、第7定子槽、第17定子槽、第8定子槽、第17定子槽、第9定子槽、第16定子槽、第10定子槽和第15定子槽的順序纏繞，然后抽出。
優(yōu)選地，該定子的外周面與所述勵磁槽之間的厚度相對地大于該定子的外周面與所述定子槽之間的厚度。
優(yōu)選地，所述多個齒中與各勵磁槽相鄰的各齒的端部部分(即，稱為極靴)被去除。
優(yōu)選地，在該勵磁磁極形成有漸細部分。
為了達到這些和其它優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的意圖，正如在此具體實施和廣泛說明的，提供一種在自磁化電動機的定子上纏繞線圈的方法，該方法應用于在單相雙極24槽電動機的定子上纏繞主線圈和副線圈，其中，在多個定子槽中與各勵磁槽相鄰的各定子槽中重疊纏繞有該副線圈。
該主線圈插入第1定子槽內(nèi)，且按第12定子槽、第2定子槽、第11定子槽、第3定子槽、第10定子槽、第4定子槽、第9定子槽、第24定子槽、第13定子槽、第23定子槽、第14定子槽、第22定子槽、第15定子槽、第21定子槽和第16定子槽的順序纏繞，然后抽出。
該副線圈插入第6定子槽，且按第20定子槽、第5定子槽、第20定子槽、第4定子槽、第21定子槽、第3定子槽、第22定子槽、第7定子槽、第17定子槽、第8定子槽、第17定子槽、第9定子槽、第16定子槽、第10定子槽和第15定子槽的順序纏繞，然后抽出。


所包含的附圖提供了對本發(fā)明的進一步理解，其被并入到本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，這些附圖示出了本發(fā)明的實施例并與本說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明自磁化電動機的分解立體圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明自磁化電動機的縱向剖視圖；圖3是示出了圖2中的主線圈的視圖；圖4是示出了圖2中的副線圈的視圖；圖5是示出了圖2的主要部件的放大圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明自磁化電動機中定子的纏繞結(jié)構(gòu)的平面圖；圖7是示出在根據(jù)本發(fā)明的自磁化電動機定子上纏繞線圈的方法的展開圖，其中說明了在定子上纏繞主線圈的方法；以及圖8是示出在根據(jù)本發(fā)明的自磁化電動機的定子上纏繞線圈的方法的展開圖，其中說明了在定子上纏繞副線圈的方法。
具體實施例方式
現(xiàn)將詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，優(yōu)選實施例的實例由附圖示出。
在下文中，將參照附圖詳細說明自磁化電動機及在其定子上纏繞線圈的方法。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明自磁化電動機的分解立體圖，圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明自磁化電動機的縱向剖視圖，圖3是示出了圖2中的主線圈的視圖，圖4是示出了圖2中的副線圈的視圖，圖5是示出了圖2的主要部件的放大圖，圖6是示出根據(jù)本發(fā)明自磁化電動機中定子的纏繞結(jié)構(gòu)的平面圖，圖7是示出了在根據(jù)本發(fā)明的自磁化電動機的定子上纏繞線圈的方法的展開圖，其中說明了在定子上纏繞主線圈的方法，而圖8是示出了在根據(jù)本發(fā)明自磁化電動機的定子上纏繞線圈的方法的展開圖，其中描述了在定子上纏繞副線圈的方法。
通過在轉(zhuǎn)子160的外周面上安裝勵磁磁化部150并在定子110上安裝勵磁磁極114以有選擇地將勵磁磁化部150磁化，根據(jù)本發(fā)明的自磁化電動機100從初始驅(qū)動起至達到同步速度之前通過由主線圈120、副線圈130和轉(zhuǎn)子160的導電桿161所產(chǎn)生的感應電動勢來運行、而在同步速度時通過由勵磁磁極114和勵磁磁化部150所產(chǎn)生的磁動勢來運行。在這里，將說明例如具有單相、雙極和24個定子槽111的結(jié)構(gòu)的自磁化電動機100。
如圖1到圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的自磁化電動機100可以包括定子110，其內(nèi)周面以特定間隔設(shè)置有多個定子槽111和多個勵磁槽112，在各定子槽111之間分別設(shè)置有齒113，在所述勵磁槽112之間設(shè)置有勵磁磁極114，所述齒113的端部設(shè)置成接近定子110的中心部分，該勵磁磁極114的端部設(shè)置成比所述齒113的端部更接近定子110的中心部分；主線圈120，其纏繞在各定子槽111中；副線圈130，其電流相位比主線圈120的電流相位超前90°，并纏繞在各定子槽111中；勵磁線圈140，其纏繞在各勵磁槽112中；以及轉(zhuǎn)子160，其可轉(zhuǎn)動地插入定子110的中心部分，并且其外周面設(shè)置有可由勵磁線圈140磁化的勵磁磁化部150。
勵磁磁極114的端部與勵磁磁化部150的外周面之間的間隙x比所述齒113的端部與勵磁磁化部150的外周面之間的間隙y窄。
在這里，空氣的磁導率低至勵磁磁極114的磁導率的1/3000，因此空氣的磁阻很大。一般地，磁場強度與電流“I”以及轉(zhuǎn)數(shù)成正比，與磁阻“R”成反比。因此，隨著勵磁磁極114的端部與勵磁磁化部150的外周面之間的間隙x變窄，磁場強度以大約y/x倍原磁場強度增加，從而提高了勵磁磁化部150的磁化率。
勵磁磁化部150由能被在纏繞于所述勵磁槽112中的勵磁線圈140中流過的電流選擇性地磁化的材料來形成，即，由可磁化或可退磁的材料形成。
這里，勵磁磁化部150可構(gòu)造為與轉(zhuǎn)子160分開，以安裝在轉(zhuǎn)子160的外周面。此時，勵磁磁化部150可優(yōu)選地形成為筒形結(jié)構(gòu)。
雖然在圖中未示出，但是勵磁磁化部150也可以層狀設(shè)置于轉(zhuǎn)子160的外周面上。
優(yōu)選地，定子110的外周面與所述勵磁槽112之間的厚度t1形成為比定子110的外周面與所述定子槽111之間的厚度t2相對要厚，以便在考慮定子110的磁飽和時對因形成勵磁槽112而相應減少的定子110的區(qū)域進行補償。
優(yōu)選地，在所述多個齒113中與各勵磁槽112相鄰的各齒113的端部部分113a(即極靴)被去除。
優(yōu)選地，在勵磁磁極114的端部形成有漸細部分114a。
另外，主線圈120和副線圈130依照特定的纏繞方法纏繞在多個定子槽111中。在此，在所述多個定子槽111中與各勵磁槽112相鄰的各定子槽111中重疊纏繞有副線圈130。
如圖6和圖7所示，主線圈120插入第1定子槽內(nèi)，且按第12定子槽、第2定子槽、第11定子槽、第3定子槽、第10定子槽、第4定子槽、第9定子槽、第24定子槽、第13定子槽、第23定子槽、第14定子槽、第22定子槽、第15定子槽、第21定子槽和第16定子槽的順序纏繞，然后抽出。
如圖6和圖8所示，副線圈130插入第6定子槽，且按第20定子槽、第5定子槽、第20定子槽、第4定子槽、第21定子槽、第3定子槽、第22定子槽、第7定子槽、第17定子槽、第8定子槽、第17定子槽、第9定子槽、第16定子槽、第10定子槽和第15定子槽的順序纏繞，然后抽出。在這里，副線圈130在第20定子槽和第17定子槽中重疊纏繞。
在下文中，將說明根據(jù)本發(fā)明在自磁化電動機的定子上纏繞線圈的方法。
在自磁化電動機的定子上纏繞線圈的方法涉及在單相雙極24槽電動機的定子上纏繞主線圈120和副線圈130，其中在所述多個定子槽中與各勵磁槽相鄰的各定子槽中重疊纏繞有副線圈130。
如圖7所示，主線圈120插入第1定子槽內(nèi)，且按第12定子槽、第2定子槽、第11定子槽、第3定子槽、第10定子槽、第4定子槽、第9定子槽、第24定子槽、第13定子槽、第23定子槽、第14定子槽、第22定子槽、第15定子槽、第21定子槽和第16定子槽的順序纏繞，然后抽出。
副線圈130插入第6定子槽內(nèi)，且按第20定子槽、第5定子槽、第20定子槽、第4定子槽、第21定子槽、第3定子槽、第22定子槽、第7定子槽、第17定子槽、第8定子槽、第17定子槽、第9定子槽、第16定子槽、第10定子槽和第15定子槽的順序纏繞，然后抽出。這里，副線圈130重疊纏繞在第20定子槽和第17定子槽中。
這樣，副線圈130重疊纏繞在第20定子槽和第17定子槽中。因此，磁動勢能夠正弦分布，從而將電動機的振動減到最小，由此有效地避免了由振動所引起的噪聲。
在根據(jù)本發(fā)明的具有這種結(jié)構(gòu)的自磁化電動機100的轉(zhuǎn)子110中，當初始驅(qū)動時外部交流電源分別施加到纏繞于定子111上的主線圈120和副線圈130時，副線圈130的電流相位比主線圈120的電流相位超前90°，在定子110中產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。
此時，感應電流通過定子160的旋轉(zhuǎn)磁場而施加到轉(zhuǎn)子160的導電桿161，從而轉(zhuǎn)子160通過感應電流而開始旋轉(zhuǎn)。這里，在初始驅(qū)動之后，轉(zhuǎn)子160滑動地旋轉(zhuǎn)。此時，施加到副線圈130的電流由電流截止裝置屏蔽掉，從而電流僅僅施加到主線圈120上。
當轉(zhuǎn)子160旋轉(zhuǎn)時，設(shè)置在轉(zhuǎn)子160的外周面上的勵磁磁化部150由定子110的旋轉(zhuǎn)磁場低密度地磁化，即產(chǎn)生了磁滯效應。結(jié)果，轉(zhuǎn)子160基于由感應電流產(chǎn)生的感應轉(zhuǎn)矩和由磁滯效應產(chǎn)生的磁滯轉(zhuǎn)矩來旋轉(zhuǎn)。
當轉(zhuǎn)子160旋轉(zhuǎn)且其旋轉(zhuǎn)速度達到2520rpm至2880rpm，即同步速度的70％到80％時，一旦給勵磁線圈140施加交流電源，則由勵磁線圈140產(chǎn)生的磁通量就會傳遞給勵磁磁化部150，從而可將勵磁磁化部150高密度地磁化。
在所述多個齒113中與各勵磁槽112相鄰的各齒113端部的極靴113a被去除，且在勵磁磁極114的端部形成有漸細部分114a。因此，由勵磁線圈140產(chǎn)生的磁通量不會泄漏，從而有效地改善了勵磁磁化部150的磁化效率。
如上所述，當勵磁磁化部150被高密度地磁化時，轉(zhuǎn)子160可無滑動地以旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度旋轉(zhuǎn)。此時，感應電流不施加到導電桿161。
此外，主線圈120和副線圈130依照特定的纏繞方法纏繞在所述多個定子槽111中。這里，在所述多個定子槽111中與各勵磁槽112相鄰的各定子槽111中重疊纏繞有副線圈130。因此，磁動勢正弦分布，從而將電動機的振動減到最小，有效地避免了由振動所引起的噪聲。
如上所述，在本發(fā)明中，自磁化電動機從其初始驅(qū)動起至到達同步速度之前通過由主線圈、副線圈和轉(zhuǎn)子的導電桿所產(chǎn)生的感應電動勢來運行而在同步速度時通過由勵磁磁極和勵磁磁化部所產(chǎn)生的磁動勢來運行。因此，轉(zhuǎn)子可以無滑動地以磁場的同步速度旋轉(zhuǎn)，從而提高電動機的效率并有效地避免由振動所引起的噪聲。
由于本發(fā)明可以在不脫離其精神或必要特征的情況下以各種形式具體實施，應該理解，除非另有說明，上述的實施例不受任何前述說明的細節(jié)限制，而是上述的實施例應在所附加的權(quán)利要求書限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地進行解釋，因此，落入該權(quán)利要求的邊界或等同邊界內(nèi)的所有修改和變型均包含在所附的權(quán)利要求書的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種自磁化電動機，包括定子，其內(nèi)周面以特定間隔設(shè)置有多個定子槽和多個勵磁槽，在各定子槽之間分別設(shè)置有齒，在所述勵磁槽之間設(shè)置有勵磁磁極，所述齒的端部設(shè)置成接近該定子的中心部分，所述勵磁磁極的端部設(shè)置成比所述齒的端部更接近該定子的中心部分；主線圈，其纏繞在各定子槽中；副線圈，其電流相位比該主線圈的電流相位超前90°，并纏繞在各定子槽中；勵磁線圈，其纏繞在各勵磁槽中；以及轉(zhuǎn)子，其可轉(zhuǎn)動地插入該定子的中心部分，并且該轉(zhuǎn)子的外周面設(shè)置有由該勵磁線圈磁化的勵磁磁化部。
2.如權(quán)利要求1所述的自磁化電動機，其中該勵磁磁極的端部與該勵磁磁化部的外周面之間的間隙相對地窄于所述齒的端部與該勵磁磁化部的外周面之間的間隙。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自磁化電動機，其中該勵磁磁化部為筒形結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的自磁化電動機，其中在所述多個定子槽中與各勵磁槽相鄰的各定子槽中重疊纏繞有該副線圈。
5.如權(quán)利要求4所述的自磁化電動機，其中該主線圈插入第1定子槽內(nèi)，且按第12定子槽、第2定子槽、第11定子槽、第3定子槽、第10定子槽、第4定子槽、第9定子槽、第24定子槽、第13定子槽、第23定子槽、第14定子槽、第22定子槽、第15定子槽、第21定子槽和第16定子槽的順序纏繞，然后抽出；以及該副線圈插入第6定子槽，且按第20定子槽、第5定子槽、第20定子槽、第4定子槽、第21定子槽、第3定子槽、第22定子槽、第7定子槽、第17定子槽、第8定子槽、第17定子槽、第9定子槽、第16定子槽、第10定子槽和第15定子槽的順序纏繞，然后抽出。
6.如權(quán)利要求1或2所述的自磁化電動機，其中該定子由多個片層疊在一起形成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的自磁化電動機，其中該定子的外周面與所述勵磁槽之間的厚度相對地大于該定子的外周面與所述定子槽之間的厚度。
8.如權(quán)利要求1或2所述的自磁化電動機，其中在所述多個齒中與各勵磁槽相鄰的各齒的端部部分被去除。
9.如權(quán)利要求1或2所述的自磁化電動機，其中在該勵磁磁極的端部形成有漸細部分。
10.一種在自磁化電動機的定子上纏繞線圈的方法，該方法應用于在單相雙極24槽電動機的定子上纏繞主線圈和副線圈，其中在多個定子槽中與各勵磁槽相鄰的各定子槽中重疊纏繞有該副線圈。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該主線圈插入第1定子槽內(nèi)，且按第12定子槽、第2定子槽、第11定子槽、第3定子槽、第10定子槽、第4定子槽、第9定子槽、第24定子槽、第13定子槽、第23定子槽、第14定子槽、第22定子槽、第15定子槽、第21定子槽和第16定子槽的順序纏繞，然后抽出；以及該副線圈插入第6定子槽，且按第20定子槽、第5定子槽、第20定子槽、第4定子槽、第21定子槽、第3定子槽、第22定子槽、第7定子槽、第17定子槽、第8定子槽、第17定子槽、第9定子槽、第16定子槽、第10定子槽和第15定子槽的順序纏繞，然后抽出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自磁化電動機及在其定子上纏繞線圈的方法，其中在定子上形成有勵磁磁極和勵磁線圈，而在轉(zhuǎn)子的外周面上設(shè)有勵磁磁化部，從而自磁化電動機從初始驅(qū)動起至達到同步速度之前可通過由主線圈、副線圈和轉(zhuǎn)子的導電桿所產(chǎn)生的感應電動勢來運行、而在同步速度時可通過由該勵磁磁極和該勵磁磁化部所產(chǎn)生的磁動勢來運行，從而改善了電動機的效率、功率因數(shù)和同步特性。
文檔編號H02K3/28GK1983764SQ20061001980
公開日2007年6月20日 申請日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者沈長昊, 李成浩, 金在民, 崔在學, 樸鎮(zhèn)洙 申請人:Lg電子株式會社