專利名稱：一種家用換氣扇設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種家用換氣扇設(shè)計(jì)方法，在國際專利分類表中，分類屬于
H02K17/08或H02K3/28。
背景技術(shù)：
家用換氣扇大多數(shù)使用單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)直接傳動葉輪。單相電容運(yùn) 轉(zhuǎn)電動機(jī)則傳統(tǒng)上使用二相繞組，現(xiàn)有技術(shù)提出了使用三相繞組，即其定子具 有星形或三角形連接的三相繞組及其連接單相電源二極的二個輸入端子和經(jīng) 電容器連接所述單相電源其中一極的第3個輸入端子。其中，星形連接者即 Y接線單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)。三相繞組的相帶通常為n/3或"/6，小于二相 繞組的相帶:n/2，有利于提高繞組系數(shù)和削弱危害嚴(yán)重的三次諧波，因而降 低成本和改善性能。與傳統(tǒng)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)的設(shè)計(jì)類似，為提高額定狀 態(tài)時的效率，也希望Y接線單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)此時在圓形旋轉(zhuǎn)磁場下工 作，為此需要選擇適合的各相繞組匝數(shù)比和電容量?！秵蜗喈惒诫妱訖C(jī)及其 應(yīng)用(合成電流分析方法)》(孫云鵬，機(jī)械工業(yè)出版社1987年北京第1 版)給出了有關(guān)計(jì)算公式。但Y接線單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)比傳統(tǒng)二相繞組電 動機(jī)增加了一維設(shè)計(jì)變量，按照公式進(jìn)行的理論計(jì)算量大大增加，尤其是各 種工藝因素影響計(jì)算的準(zhǔn)確性，因而難以獲得較佳的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出一種家用換氣扇設(shè)計(jì)方法，可以減 少電磁計(jì)算工作量且直接包含工藝因素而獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果，使換氣扇具有 較佳的性能。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是， 一種家用換氣扇設(shè)計(jì)方法，該 換氣扇由單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)直接傳動葉輪，電動機(jī)的定子繞組包括主相、 副相和中間相按Y連接的三相繞組，主相的電源輸入端子和中間相的電源輸 入端子接往單相電源二極，副相的電源輸入端子經(jīng)電容器接往主相的電源輸
入端子；其特征在于該設(shè)計(jì)方法包括以下步驟
1)確定擬設(shè)計(jì)換氣扇電動機(jī)的設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，包括 ——額定電壓；包括額定頻率； ——換氣扇額定轉(zhuǎn)速；
——定子，包括其鐵心和繞組形式； ——轉(zhuǎn)子；
2 )以所述設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)制作三相電動機(jī)樣機(jī)；
3 )所述三相電動機(jī)樣機(jī)安裝于換氣扇內(nèi)輸入三相電源傳動換氣扇的葉 輪運(yùn)行，湖U定電動機(jī)此時的相端正序電阻i^與相電抗J^ ;
4)以三相電動機(jī)樣機(jī)的其中二相繞組作為擬設(shè)計(jì)^動機(jī)的主相、副相 繞組；中間相繞組對主相繞組的有效匝數(shù)比L按以下公式
<formula>formula see original document page 4</formula>
電容器的容抗Xc按以下公式
<formula>formula see original document page 4</formula>
該設(shè)計(jì)方法巧妙地利用已十分成熟的三相電動機(jī)的設(shè)計(jì)制造方法，以及 三相對稱電動機(jī)輸入三相對稱電源運(yùn)行在所有工作點(diǎn)均不存在負(fù)序分量，因 而借助于常規(guī)的電工實(shí)驗(yàn)即可得到現(xiàn)有技術(shù)用于進(jìn)一步計(jì)算所需正序相電阻 月^與相電抗Z,數(shù)值，因而省略之前所需對^,與j^相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算；尤
其是該實(shí)驗(yàn)在必定包括工藝因素的三相'電動機(jī)ri機(jī)上il行，因而直接獲得與
現(xiàn)有結(jié)構(gòu)工藝一致的準(zhǔn)確結(jié)果，使擬設(shè)計(jì)電動機(jī)獲得較佳的性能。 本發(fā)明技術(shù)方案及其典型設(shè)計(jì)將在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步說明。


以下附圖用于說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例擬設(shè)計(jì)換氣扇電動機(jī)的繞組展開和接線圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī)繞組展開和接線具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例擬設(shè)計(jì)Y接線換氣扇用單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)繞組展開和接 線如圖1所示，使用24槽定子嵌線為節(jié)距等于5的三相4極單層繞組，主相 繞組的始端接引出線A，副相繞組的始端接引出線B，中間相繞組的始端接引 出線C，三相繞組的末端連結(jié)于N，引出線B經(jīng)電容器接往引出線A。使用
時，引出線A和引出線C接往單相電源；換氣扇額定電壓220V，額定頻率 50Hz，額定轉(zhuǎn)速1350r/m;在測功機(jī)上對換氣扇的葉輪在額定轉(zhuǎn)速1350r/m 時測得軸功率為58W。
利用如下現(xiàn)有電動機(jī)結(jié)構(gòu)制造實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī)樣機(jī)，包括-
——定子鐵心，外徑108mm,內(nèi)徑70mm， 24槽；
——鑄鋁轉(zhuǎn)子。
對以上結(jié)構(gòu)按照以下額定值
——電壓220V;
——頻率50Hz;
——輸出功率58W;
——轉(zhuǎn)速1350r/m，
應(yīng)用《中小型三相電動機(jī)電磁計(jì)算程序》(第1機(jī)械工業(yè)部上海電器科學(xué)研 究所，1971年)或《微型三相單相電動機(jī)電磁設(shè)計(jì)程序》(廣州電器科學(xué)研 究所，1982年)進(jìn)行嵌線為4極、單層和節(jié)距為5的三相電動機(jī)繞組電磁設(shè) 計(jì)。計(jì)算結(jié)果為每槽導(dǎo)體數(shù)96。
圖2所示為該實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī)繞組展開和接往線電壓為220V和50Hz的 三相四線電源測定相電壓、電流和功率的實(shí)驗(yàn)接線周。
使該實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī)安裝于實(shí)際換氣扇，按圖連接儀表和電源并傳動實(shí) 際葉輪運(yùn)行，這時換氣扇仍應(yīng)轉(zhuǎn)速約1350r/m，電動機(jī)的輸出功率約58W;測 試結(jié)果為 '——相電壓U二127V;
——相電流I二O. 52A;
——相功率P二32W， 代入如下公式計(jì)算相端正序電阻與電抗Z/m數(shù)值
ym = i /m X tanarccos OVI/U;) 二213 Q
此時，得到擬設(shè)計(jì)電動機(jī)的電磁設(shè)計(jì)如下
a)以實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī)樣機(jī)的定子鐵心和轉(zhuǎn)子作為擬設(shè)計(jì)電動機(jī)的定子鐵 心和轉(zhuǎn)子，包括
——定子鐵心，外徑108mm，內(nèi)徑70mm， 24槽；
——鑄鋁轉(zhuǎn)子；b) 以實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī)樣機(jī)的A相和B相繞組作為擬設(shè)計(jì)電動機(jī)的主相
和副相繞組，即每槽導(dǎo)體數(shù)為96和繞組形式不變；
c) 代入如下公式得到擬設(shè)計(jì)電動機(jī)的中間相繞組對主相繞組的有效匝數(shù)
比L
Z = ^i^A —丄=1.06
d) 按照L把三相電動機(jī)樣機(jī)C相繞組調(diào)整為擬設(shè)計(jì)電動機(jī)的中間相繞 組，擬設(shè)計(jì)電動機(jī)的中間相繞組每槽導(dǎo)體數(shù)為96X 1.06二102，并按相近槽 滿率的原則把線徑縮小為原線徑的0. 97倍，繞組形式不變；
e) 按以下公式計(jì)算電容器的容抗Xc:
Xc = 2jr/; 二426Q
按此求得電容量為7.5微法。
實(shí)驗(yàn)表明，按此設(shè)計(jì)的換氣扇電動機(jī)在額定工作點(diǎn)具有實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī) 樣機(jī)性能。圖2所示為對實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī)樣機(jī)使用三相四線電源測定相電 壓、電流和功率。當(dāng)然，也可以使用三相三線電源測定線電壓、電流和總功 率的實(shí)驗(yàn)接線，以1/3總功率作為公式中的相功率P的數(shù)值。此外，可通過 修正電壓對實(shí)驗(yàn)三相電動機(jī)樣機(jī)額定工作點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，或者當(dāng)擬設(shè)計(jì) 電動機(jī)按照實(shí)驗(yàn)測試計(jì)算結(jié)果的相電壓與額定電壓有偏離時，對上述實(shí)驗(yàn)測 試計(jì)算結(jié)果按額定電壓對實(shí)驗(yàn)電壓的正比例關(guān)系修正各繞組每槽導(dǎo)體數(shù)以及 平方關(guān)系修正電容器的容抗Xc。 '
權(quán)利要求
1 一種家用換氣扇設(shè)計(jì)方法，該換氣扇由單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)直接傳動葉輪，電動機(jī)的定子繞組包括主相、副相和中間相按Y連接的三相繞組，主相的電源輸入端子和中間相的電源輸入端子接往單相電源二極，副相的電源輸入端子經(jīng)電容器接往主相的電源輸入端子；其特征在于該設(shè)計(jì)方法包括以下步驟1)確定擬設(shè)計(jì)換氣扇電動機(jī)的設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，包括——額定電壓；包括額定頻率；——換氣扇額定轉(zhuǎn)速；——定子，包括其鐵心和繞組形式；——轉(zhuǎn)子；2)以所述設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)制作三相電動機(jī)樣機(jī)；3)所述三相電動機(jī)樣機(jī)安裝于換氣扇內(nèi)輸入三相電源傳動換氣扇的葉輪運(yùn)行，測定電動機(jī)此時的相端正序電阻Rfm與相電抗Xfm；4)以三相電動機(jī)樣機(jī)的其中二相繞組作為擬設(shè)計(jì)電動機(jī)的主相、副相繞組；中間相繞組對主相繞組的有效匝數(shù)比L按以下公式<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>L</mi><mo>=</mo><mfrac> <msqrt><mn>3</mn> </msqrt> <mn>2</mn></mfrac><mfrac> <msub><mi>X</mi><mi>fm</mi> </msub> <msub><mi>R</mi><mi>fm</mi> </msub></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac> </mrow>]]></math></maths>電容器的容抗Xc按以下公式Xc＝2Xfm。
全文摘要
一種家用換氣扇設(shè)計(jì)方法，換氣扇電動機(jī)直接傳動葉輪，其定子繞組包括主相、副相和中間相按Y連接的三相繞組，主相和中間相的電源輸入端子接往單相電源二極，副相的電源輸入端子經(jīng)電容器接往主相的電源輸入端子；按以下步驟設(shè)計(jì)1)確定擬設(shè)計(jì)換氣扇電動機(jī)的輸入?yún)?shù)；2)以所述參數(shù)制作三相電動機(jī)樣機(jī)；3)該樣機(jī)安裝于換氣扇內(nèi)輸入三相電源傳動葉輪運(yùn)行，測定電動機(jī)此時的相端正序電阻R_fm與相電抗X_fm；4)以所述樣機(jī)的其中二相繞組作為擬設(shè)計(jì)電動機(jī)的主相、副相繞組；中間相繞組對主相繞組的有效匝數(shù)比L按以下公式 L＝(√3/2)(X_fm/R_fm)-(1/2)，電容器容抗Xc按以下公式 Xc＝2X_fm。該方法可省略對R_fm與X_fm復(fù)雜的計(jì)算，獲得與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)工藝一致的結(jié)果，使換氣扇有較佳性能。
文檔編號H02K15/00GK101359858SQ20081014890
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者翔 劉, 區(qū)耀漢, 區(qū)長釗, 張軍清, 梁健忠, 譚煜民, 黃增超 申請人:江門市金羚排氣扇制造有限公司