[实用新型]定向起动的单相永磁同步电动机

说明书

本实用新型属于永磁同步电动机技术领域。

单相永磁同步电动机有两个明显的缺点：（1）转子旋转方向不定，励磁线圈通电后转子既可能顺时针方向旋转又可能逆时针方向旋转。（2）起动转矩小，效率低。当外部负载的惯性矩（moment  of  inertia）较大时电动机往往不能自行起动，转子相对于定子在平衡点或称“死点”（dead  point）附近摆振，需要另加辅助定向起动装置。

中国待审发明专利85102741公开了一种机械起动器，由扭簧甲、扭簧乙、撞块、止块、平衡杆和壳体等组成。扭簧甲一头固定在与定子联接的装有撞块的长管轴上，另一头固定在装有止块的壳体上，壳体外接平衡杆，电动机通电后扭簧甲两头的撞块和止块互相撞击使平衡杆往复转动，转角逐步增大，从而将转子牵入同步转速。该机械起动器的缺点是：（1）平衡杆往复转动增大转角的过程较缓慢，因此电动机起动较慢。（2）撞块和止块在扭簧甲和平衡杆的作用下相互反复撞击使结构零件容易松动。（3）定向旋转的可靠性差。

本实用新型的目的是解决永磁同步电动机技术领域长期未能妥善解决的定向和起动转矩小、效率低的技术难题，提供一种定向起动快，结构零件不易松动，定向旋转可靠、效率高的同步电动机，特别适用于小型电器设备。

本实用新型由电动机主体、起动器、定向器和安装部件构成。起动器固定在芯轴上，定向器装在转子延伸轴上，外部负载与定向器外壳联接。外壳和外部负载的惯性矩大于转子的惯性矩。起动器和定向器使转子越过“死点”定向起动。由于惯性矩较小的转子比惯性矩较大的外壳和外部负载先起动，因此本同步电动机起动较容易，能较快地以较小的起动转矩驱动有较大惯性矩的外部负载。

起动器由圆盘、圆柱销、橡胶圈、螺钉和拉力弹簧构成。圆盘固定在芯轴上，圆柱销和螺钉装在圆盘边缘，橡胶圈套在圆柱销上，拉力弹簧一头固定在螺钉上，另一头固定在一条安装杆下端。起动器使转子越过“死点”起动运转。

定向器由轴套、外壳、塑胶（或橡胶）衬套、内、外螺旋弹簧组成。主要起定向作用。

以下参照图1－图3详细说明本实用新型的结构和工作原理。

电动机主体（图1）是多极对爪极式内定子和永磁外转子构成的单相交流同步电动机或类似物。转子由壳体、永磁体和转子轴组成；定子由爪形磁极、骨架、线圈、电源线、轴承和铁芯组成。用挡圈卡在芯轴轴端的凹槽中将芯轴装到安装板的孔中，芯轴和孔滑动配合。挡圈与安装板之间有塑料或橡胶垫圈，用来增加摩擦力，防止芯轴和相联的零件产生电源频率下的谐振。

起动器由圆盘、圆柱销、橡胶圈、螺钉和拉力弹簧构成。圆盘固定在芯轴上。圆盘边缘相隔60－75°P电工角度（P是电动机极数）装上圆柱销和螺钉，橡胶圈套在圆柱销上，拉力弹簧一头固定在螺钉上，另一头固定在安装杆下端。圆柱销和螺钉的安装位置应满足下述条件，即圆柱销与不联接拉力弹簧的一条安装杆的下端接触时拉力弹簧放松（图2），两者分开时拉力弹簧拉紧（图3）。

励磁线圈通电后定子和转子立即以交流电源频率在“死点”附近相对摆振。其角度范围小于180°电工角度。摆振转矩传给起动器，在固定不动的安装杆下端、套有橡胶圈的圆柱销和拉力弹簧相互作用下转子迅速越过“死点”运转。转子先起动，再通过定向器将转矩传给外部负载。

定向器由轴套、外壳、塑胶（或橡胶）衬套、内螺旋弹簧和外螺旋弹簧组成。轴套固定在转子延伸轴上，轴套上端与壳体固定联接，内螺旋弹簧缠绕在轴套上，靠摩擦力和轴套接触。内螺旋弹簧一头固定在外壳底部。外螺旋弹簧共轴套装在内螺旋弹簧外，一头有2－3圈箍紧在轴套凸缘上，靠摩擦力和箍紧力和轴套凸缘接触，内、外螺旋弹簧有相同旋向。圆桶形外壳内壁粘贴塑胶（或橡胶）衬套、塑胶衬套和外螺旋弹簧之间有空隙，外壳底部中央有孔，外壳套在轴套端部能转动，用挡圈卡在轴套端部凹槽中将定向器外壳联接在轴套上。

正向转矩加到转子上时内螺旋弹簧放松在轴套上打滑，转子可以继续加速运转。反向转矩加到转子上时内螺旋弹簧收紧使转子轴和定向器外壳以及固定在外壳上的大惯性矩外部负载联成一体阻止转子反向旋转，内螺旋弹簧主要用来防反转。