[發明專利]爪極盤式異步電動機

有效

• 申請號: 201810514997.0
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108683315B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 趙曉東
• 申請（專利權）人: 大連碧藍節能環保科技有限公司
• 主分類號: H02K17/16
• 分類號: H02K17/16;H02K1/14;H02K1/18;H02K1/26;H02K3/52;H02K7/00
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1.一種爪極盤式異步電動機，其特征在于：所述電動機包括轉子部件、定子部件；轉子部件包括轉軸(1)、擋圈二(2)、定位銷二(3)、定位銷一(18)、擋圈一(19)、轉子鐵芯(20)、盤式鼠籠(21)、鍵條(22)；定子部件包括軸套二(4)、固定支架(5)、軸套一(17)、定子鐵芯部件一(6)、定子鐵芯部件二(7)、定子鐵芯部件三(8)、定子鐵芯部件四(9)、內磁軛環(16)、外磁軛環(12)、隔磁套(13)、工作繞組線圈(14)、線圈骨架一(15)、啟動繞組線圈(10)、線圈骨架二(11)；轉子部件安裝在定子部件軸向一側；

定子部件的定子鐵芯部件一(6)的爪極一(38)與定子鐵芯部件二(7)的爪極二(43)在定子部件軸向一側的端面沿著圓周方向一一間隔排列；爪極一(38)軸向截面呈矩形，爪極二(43)軸向截面呈矩形；工作繞組線圈(14)使若干個爪極一(38)磁極極性與若干個爪極二(43)磁極極性互為異性磁極；相鄰爪極一(38)與爪極二(43)之間是三角形的磁極極間空間；相鄰爪極一(38)與爪極二(43)的磁極極間空間有一個定子鐵芯部件三(8)的爪極三(47)，或者，相鄰爪極一(38)與爪極二(43)的磁極極間空間有一個定子鐵芯部件四(9)的爪極四(51)，爪極三(47)與爪極四(51)的排列方式是沿著定子部件軸向端面圓周方向一一間隔排列；爪極三(47) 徑向截面呈梯形，爪極四(51) 徑向截面呈梯形；啟動繞組線圈(10)使若干個爪極三(47)磁極極性與若干個爪極四(51)磁極極性互為異性磁極；工作繞組線圈(14)組成工作繞組，啟動繞組線圈(10)組成啟動繞組，移相元件采用電容器，移相元件串聯在啟動繞組中；每一個爪極一(38)或爪極二(43)組成一個工作繞組定子磁極，每一個爪極三(47)或爪極四(51)組成一個啟動繞組定子磁極，相鄰工作繞組定子磁極與啟動繞組定子磁極在空間上相差九十度電角度，工作繞組與啟動繞組共同建立定子旋轉磁場，轉子部件在定子旋轉磁場中產生電磁轉矩；

轉軸(1)呈圓柱形，轉軸(1)徑向外側中間是定位軸肩(26)，定位軸肩(26)兩端分別是軸段一(28)、軸段二(23)，軸段一(28)中間位置有徑向的銷孔一(27)，軸段二(23)中間位置有徑向的銷孔二(24)，軸段二(23)靠近定位軸肩(26)一端的徑向外表面有鍵槽(25)；擋圈一(19)呈環形，擋圈一(19)軸向端面中間是擋圈軸孔一(31)，擋圈一(19)有徑向的擋圈銷孔一(32)；擋圈二(2)呈環形，擋圈二(2)軸向端面中間是擋圈軸孔二(29)，擋圈二(2)有徑向的擋圈銷孔二(30)；定位銷一(18)呈圓柱形，定位銷二(3)呈圓柱形；

轉子鐵芯(20)呈圓盤形，轉子鐵芯(20)軸向端面中間是鐵芯軸孔(60)，鐵芯軸孔(60)有鐵芯鍵槽(59)；轉子鐵芯(20)兩個軸向端面分別是轉子鐵芯端面一、轉子鐵芯端面二(66)，轉子鐵芯端面一徑向內側是鐵芯定位凹槽(61)，轉子鐵芯端面一徑向外側是轉子鐵芯磁極(58)，轉子鐵芯磁極(58)沿著圓周方向均布若干個鐵芯導條槽(62)；轉子鐵芯端面二(66)是平面；

盤式鼠籠(21)徑向內側是環形的鼠籠內端環(63)，盤式鼠籠(21)徑向外側是環形的鼠籠外端環(65)，鼠籠內端環(63)與鼠籠外端環(65)之間沿著圓周方向均布若干個鼠籠導條(64)；

轉子部件在裝配時，盤式鼠籠(21)的若干個鼠籠導條(64)安裝在轉子鐵芯(20)的若干個鐵芯導條槽(62)內，鼠籠外端環(65)安裝在轉子鐵芯(20)的徑向外表面，鼠籠內端環(63)安裝在轉子鐵芯(20)的轉子鐵芯磁極(58)徑向內側；然后把鍵條(22)安裝在轉軸(1)的鍵槽(25)內，把轉子鐵芯(20)的鐵芯軸孔(60)安裝在轉軸(1)的軸段二(23)上，并且使轉子鐵芯(20)的鐵芯定位凹槽(61)右側端面與轉軸(1)的定位軸肩(26)左側端面相互接觸安裝在一起，使鍵條(22)安裝在轉子鐵芯(20)的鐵芯鍵槽(59)內；把擋圈二(2)的擋圈軸孔二(29)安裝在轉軸(1)的軸段二(23)上，并且使擋圈二(2)右側端面與轉子鐵芯(20)的轉子鐵芯端面二(66)相互接觸安裝在一起，使定位銷二(3)一端安裝在擋圈二(2)的擋圈銷孔二(30)內，使定位銷二(3)另一端安裝在轉軸(1)的銷孔二(24)內；把擋圈一(19)的擋圈軸孔一(31)安裝在轉軸(1)的軸段一(28)上，并且使定位銷一(18)一端安裝在擋圈一(19)的擋圈銷孔一(32)內，使定位銷一(18)另一端安裝在轉軸(1)的銷孔一(27)內；

軸套一(17)呈環形；軸套二(4)呈環形；固定支架(5)呈圓筒形，固定支架(5)兩端徑向內表面各有一個軸套定位槽，軸套一(17)或者軸套二(4)分別安裝在固定支架(5)兩端的軸套定位槽內，固定支架(5)的材質是非導磁材料；內磁軛環(16)呈環形，內磁軛環(16)一端徑向內表面有一個磁軛內定位槽一(34)，內磁軛環(16)一端徑向外表面有一個磁軛外定位槽一(35)，磁軛內定位槽一(34)與磁軛外定位槽一(35)位于內磁軛環(16)同一側端面；內磁軛環(16)徑向外側有兩個出線槽(33)；隔磁套(13)呈圓筒形，隔磁套(13)的材質是非導磁材料；外磁軛環(12)呈環形，外磁軛環(12)一端徑向內表面有一個磁軛內定位槽二(36)，外磁軛環(12)一端徑向外表面有一個磁軛外定位槽二(37)，磁軛內定位槽二(36)與磁軛外定位槽二(37)位于外磁軛環(12)同一側端面；外磁軛環(12)徑向外側有兩個出線槽(33)；軸套一(17)、軸套二(4)、固定支架(5)、內磁軛環(16)、隔磁套(13)、外磁軛環(12)組成固定支架部件，固定支架部件在裝配時，內磁軛環(16)徑向內表面安裝在固定支架(5)徑向外表面，隔磁套(13)一端徑向內表面安裝在內磁軛環(16)徑向外表面，外磁軛環(12)徑向內表面安裝在隔磁套(13)一端徑向外表面；內磁軛環(16)、外磁軛環(12)與軸套一(17)位于固定支架(5)同一側端面；

定子磁軛一(39)軸向中間是環形磁軛一(40)，環形磁軛一(40)軸向一端均布若干個柱形磁軛一(41)，柱形磁軛一(41)沿著軸線剖切的截面呈L形，相鄰兩個柱形磁軛一(41)之間是磁軛隔磁槽(42)；柱形磁軛一(41)呈L形截面的一端與環形磁軛一(40)軸向端面連接在一起，柱形磁軛一(41)呈L形截面的另一端位于環形磁軛一(40)徑向外側；爪極一(38)軸向截面呈矩形，若干個爪極一(38)焊接在定子磁軛一(39)的柱形磁軛一(41)軸向端面組成定子鐵芯部件一(6)；爪極一(38)與柱形磁軛一(41)焊接位置位于爪極一(38)徑向內側一端的軸向端面；定子部件在裝配時，定子鐵芯部件一(6)的遠離柱形磁軛一(41)的環形磁軛一(40)軸向一端安裝在固定支架部件的內磁軛環(16)的磁軛內定位槽一(34)內；

定子磁軛二(44)軸向中間是環形磁軛二(45)，環形磁軛二(45)軸向一端均布若干個柱形磁軛二(46)，柱形磁軛二(46)沿著軸線剖切的截面呈L形，相鄰兩個柱形磁軛二(46)之間是磁軛隔磁槽(42)；柱形磁軛二(46)呈L形截面的一端與環形磁軛二(45)軸向端面連接在一起，柱形磁軛二(46)呈L形截面的另一端位于環形磁軛二(45)徑向內側；爪極二(43)軸向截面呈矩形，若干個爪極二(43)焊接在定子磁軛二(44)的柱形磁軛二(46)軸向端面組成定子鐵芯部件二(7)；爪極二(43)與柱形磁軛二(46)焊接位置位于爪極二(43)徑向中間位置至徑向內側一端的軸向端面；定子部件在裝配時，定子鐵芯部件二(7)的遠離柱形磁軛二(46)的環形磁軛二(45)軸向一端安裝在固定支架部件的內磁軛環(16)的磁軛外定位槽一(35)內；

定子磁軛三(48)軸向中間是環形磁軛三(49)，環形磁軛三(49)軸向一端均布若干個柱形磁軛三(50)，柱形磁軛三(50)沿著軸線剖切的截面呈L形，相鄰兩個柱形磁軛三(50)之間是磁軛隔磁槽(42)；柱形磁軛三(50)呈L形截面的一端與環形磁軛三(49)軸向端面連接在一起，柱形磁軛三(50)呈L形截面的另一端位于環形磁軛三(49)徑向外側；爪極三(47) 徑向截面呈梯形，若干個爪極三(47)焊接在定子磁軛三(48)的柱形磁軛三(50)軸向端面組成定子鐵芯部件三(8)；爪極三(47)與柱形磁軛三(50)焊接位置位于爪極三(47)徑向外側一端的軸向端面；定子部件在裝配時，定子鐵芯部件三(8)的遠離柱形磁軛三(50)的環形磁軛三(49)軸向一端安裝在固定支架部件的外磁軛環(12)的磁軛內定位槽二(36)內；

定子磁軛四(52)軸向中間是環形磁軛四(53)，環形磁軛四(53)軸向一端均布若干個柱形磁軛四(54)，柱形磁軛四(54)沿著軸線剖切的截面呈L形，相鄰兩個柱形磁軛四(54)之間是磁軛隔磁槽(42)；柱形磁軛四(54)呈L形截面的一端與環形磁軛四(53)軸向端面連接在一起，柱形磁軛四(54)呈L形截面的另一端位于環形磁軛四(53)徑向內側；爪極四(51) 徑向截面呈梯形，若干個爪極四(51)焊接在定子磁軛四(52)的柱形磁軛四(54)軸向端面組成定子鐵芯部件四(9)；爪極四(51)與柱形磁軛四(54)焊接位置位于爪極四(51)徑向外側一端的軸向端面；定子部件在裝配時，定子鐵芯部件四(9)的遠離柱形磁軛四(54)的環形磁軛四(53)軸向一端安裝在固定支架部件的外磁軛環(12)的磁軛外定位槽二(37)內；

線圈骨架一(15)徑向中間是骨架中心孔一(55)，線圈骨架一(15)外表面有一個骨架線槽，工作繞組線圈(14)安裝在線圈骨架一(15)的骨架線槽內組成工作繞組部件；定子部件在裝配時，線圈骨架一(15)的骨架中心孔一(55)安裝在定子鐵芯部件一(6)的環形磁軛一(40)徑向外表面，使工作繞組部件位于定子鐵芯部件一(6)的環形磁軛一(40)與定子鐵芯部件二(7)的環形磁軛二(45)之間；

線圈骨架二(11)徑向中間是骨架中心孔二(56)，線圈骨架二(11)外表面有一個骨架線槽，啟動繞組線圈(10)安裝在線圈骨架二(11)的骨架線槽內組成啟動繞組部件；定子部件在裝配時，線圈骨架二(11)的骨架中心孔二(56)安裝在定子鐵芯部件三(8)的環形磁軛三(49)徑向外表面，使啟動繞組部件位于定子鐵芯部件三(8)的環形磁軛三(49)與定子鐵芯部件四(9)的環形磁軛四(53)之間；

定子部件裝配后，工作繞組線圈(14)的兩根線圈接線分別穿過內磁軛環(16)的出線槽(33)，啟動繞組線圈(10)的兩根線圈接線分別穿過外磁軛環(12)的出線槽(33)；若干個爪極一(38)、爪極三(47)、爪極二(43)、爪極四(51)在定子部件軸向端面沿著順時針或者逆時針方向依次排列；相鄰兩個爪極之間的圓周方向間隙是爪極隔磁間隙(57)；爪極一(38)、爪極三(47)、爪極二(43)、爪極四(51)分別與環形磁軛一(40)、環形磁軛二(45)、環形磁軛三(49)、環形磁軛四(53)的磁軛隔磁槽(42)之間的軸向間隙是槽間隔磁間隙；

所述電動機在裝配時，使轉子部件的轉軸(1)的軸段一(28)安裝在定子部件的軸套一(17)徑向內側，使轉子部件的轉軸(1)的軸段一(28)安裝在定子部件的軸套二(4)徑向內側，并且使轉軸(1)的定位軸肩(26)右側端面與軸套二(4)左側端面相互接觸安裝在一起，使轉子部件的擋圈一(19)左側端面與軸套一(17)右側端面相互接觸安裝在一起；轉子部件的轉子鐵芯(20)的轉子鐵芯磁極(58)與定子部件的爪極一(38)、爪極三(47)、爪極二(43)、爪極四(51)之間的軸向間隙是電動機氣隙。

2.根據權利要求1所述的一種爪極盤式異步電動機，其特征在于：所述電動機的工作過程是：

所述電動機啟動或運行時的某一時刻，工作繞組線圈(14)接通交流電源，工作繞組磁場磁力線路徑從工作繞組線圈(14)的N極出發，磁力線依次穿過定子鐵芯部件一(6)的環形磁軛一(40)、固定支架部件的內磁軛環(16)、定子鐵芯部件二(7)的環形磁軛二(45)、柱形磁軛二(46)、爪極二(43)，工作繞組線圈(14)使若干個爪極二(43)呈現N極磁極極性，磁力線穿過電動機氣隙從轉子鐵芯磁極(58)進入轉子鐵芯(20)內，磁力線切割盤式鼠籠(21)的鼠籠導條(64)，在盤式鼠籠(21)內產生感應電流；磁力線從轉子鐵芯磁極(58)再次穿過電動機氣隙進入定子鐵芯部件一(6)的爪極一(38)，工作繞組線圈(14)使若干個爪極一(38)呈現S極磁極極性，磁力線依次穿過定子鐵芯部件一(6)的爪極一(38)、柱形磁軛一(41)、環形磁軛一(40)，磁力線回到工作繞組線圈(14)的S極，形成閉合回路；

所述電動機啟動或運行時的某一時刻，啟動繞組線圈(10)接通交流電源，啟動繞組磁場磁力線路徑從啟動繞組線圈(10)的n極出發，磁力線依次穿過定子鐵芯部件三(8)的環形磁軛三(49)、固定支架部件的外磁軛環(12)、定子鐵芯部件四(9)的環形磁軛四(53)、柱形磁軛四(54)、爪極四(51)，啟動繞組線圈(10)使若干個爪極四(51)呈現n極磁極極性，磁力線穿過電動機氣隙從轉子鐵芯磁極(58)進入轉子鐵芯(20)內，磁力線切割盤式鼠籠(21)的鼠籠導條(64)，在盤式鼠籠(21)內產生感應電流；磁力線從轉子鐵芯磁極(58)再次穿過電動機氣隙進入定子鐵芯部件三(8)的爪極三(47)，啟動繞組線圈(10)使若干個爪極三(47)呈現s極磁極極性，磁力線依次穿過定子鐵芯部件三(8)的爪極三(47)、柱形磁軛三(50)、環形磁軛三(49)，磁力線回到啟動繞組線圈(10)的s極，形成閉合回路；

所述電動機啟動或運行時的某一時刻，工作繞組線圈(14)使若干個爪極二(43)呈現N極磁極極性，并且使若干個爪極一(38)呈現S極磁極極性；啟動繞組線圈(10)使若干個爪極四(51)呈現n極磁極極性，并且使若干個爪極三(47)呈現s極磁極極性；爪極二(43)、爪極一(38)分別與爪極四(51)、爪極三(47)磁極極性一一對應，并且在空間上相差九十度電角度，啟動繞組與工作繞組電流相位相差九十度，啟動繞組與工作繞組共同作用產生定子旋轉磁場，定子磁場旋轉方向(67)從工作繞組磁場同極性磁極向啟動繞組磁場同極性磁極方向旋轉；定子旋轉磁場磁力線切割盤式鼠籠(21)的鼠籠導條(64)，電動機轉子部件產生電磁轉矩，使電動機轉子部件沿著定子磁場旋轉方向(67)旋轉。