專利名稱:高效節(jié)能抽頭調(diào)速電風扇的制作方法
高效節(jié)能抽頭調(diào)速電風扇(以下簡稱節(jié)能風扇)是一種改進設計的電風扇，屬家用電器類。
電容式電風扇調(diào)速一般多用電抗器法，用電抗器調(diào)速須多用一只電抗器，增加生產(chǎn)成本，電抗器本身亦消耗一定功率。30年代期間，美國西屋電氣公司發(fā)明用繞組抽頭法調(diào)速，省去一只電抗器，目前國外如日本及我國臺灣均用定子繞組抽頭法調(diào)速，電抗器法早已淘汰。我國風扇現(xiàn)絕大部分仍用電抗器法調(diào)速，少數(shù)廠試用繞組抽頭法調(diào)速。
繞組抽頭調(diào)速接線主要有L1、L2及T型三種，此外尚有h型。美國電氣工程師C.G.Veinott在其所著(微型感應電動機理論與設計)(Theory and Design of Small Incuction Motors)一書中對上述前三種繞組抽頭調(diào)速電機理論及接線有所論述，並在IEEE Trans.on Power Apparatus and Systems PAS 96，No.4，1977，pp.1132－1144刊物上發(fā)表(L型及T型接法抽頭繞組電容電動機的性能計算)論文。(電機工程手冊)第38篇日用電器章內(nèi)亦有介紹。
我國現(xiàn)有繞組抽頭風扇電機接線大多用L1型，當風扇在中速及低速運轉(zhuǎn)時，主副繞組的匝比已變，所生旋轉(zhuǎn)磁場已成為橢圓形，導致逆序轉(zhuǎn)矩增加，風扇在中速及低速運轉(zhuǎn)時，空間同相位的中間繞組中有不同相位的電流，致抵銷一部分磁勢。
T型接法抽頭繞組風扇調(diào)速作用與用電抗器調(diào)速作用相同，中間繞組多耗額外銅錢，增加額外損耗，此種接法應用較少。h型接法效應與L型接法效應相同。
上述各種接法電動機在中速及低速運轉(zhuǎn)時，副繞組的安匝減少，電動機在低速起動時，起動轉(zhuǎn)矩降低，尤以功率較小如250、300毫米風扇在低速降壓條件下(國家標準規(guī)定在85％額定電壓)大多起動困難，甚至不能起動。
用L型及h型抽頭接線方法所制抽頭調(diào)速電風扇在中速及低速運轉(zhuǎn)時，電動機輸入功率不能按轉(zhuǎn)速成適當比例下降，據(jù)北京全國家用電器科技情報站出版的《家用電器科技》1982年第5期所載(電抗器調(diào)速的得與失)及同期(談抽頭調(diào)速電機在風扇上的應用)兩文中關(guān)于抽頭調(diào)速電風扇測試數(shù)據(jù)可說明此種情況。有些抽頭繞組電風扇電動機電磁設計亦存在一些問題，如轉(zhuǎn)子電阻過大，定子槽形對有些部分磁密過大等，以致?lián)p耗較大。
抽頭調(diào)速電風扇在日本已普遍采用，我國電風扇行業(yè)對抽頭調(diào)速風扇技術(shù)因尚未完全了解及掌握，雖經(jīng)生產(chǎn)，但效果不良。我國電風扇年產(chǎn)量較大，如能使電機耗電量降低，則可節(jié)約大量電能。本發(fā)明目的在對抽頭調(diào)速電風扇進行改進，克服上述缺點，使能節(jié)約電能、提高性能、節(jié)省材料目的。
為克服現(xiàn)有抽頭調(diào)速電風扇上述缺點，本節(jié)能風扇采用下述方法實現(xiàn)本節(jié)能風扇主要部件風葉、網(wǎng)罩、底座、機殼、搖頭機構(gòu)與現(xiàn)有風扇相同，只是電動機部分做有改進，改進后電動機由機殼〔1〕、定子鐵芯〔2〕、轉(zhuǎn)子鐵芯〔3〕、定子繞組〔4〕及前后軸承〔5〕構(gòu)成，如附圖1所示。
定轉(zhuǎn)子鐵芯400毫米風扇定子鐵芯〔2〕由附圖2沖片制成，沖片共16槽，其中大槽8只，槽形如附圖3所示，小槽8只，槽形如附圖4所示，大槽每2只與小槽每2只間隔均勻分布，鐵芯疊厚32毫米，大槽中嵌主繞組及中間繞組，小槽中嵌副繞組。350、300毫米風扇定子鐵芯〔2〕由附圖7沖片制成，共8槽，其中大槽4只，槽形如附圖8所示，小槽4只，槽形如附圖9所示，大槽與小槽間隔均勻分布，鐵芯疊厚350毫米風扇為28毫米，300毫米風扇為26毫米，大槽中嵌主繞組及中間繞組，小槽中嵌副繞組定子沖片均用4只鉚釘鉚成一體。
400毫米風扇轉(zhuǎn)子鐵芯沖片如附圖5所示，共21槽，槽形如附圖6所示，鐵芯疊厚32毫米。350、300毫米風扇轉(zhuǎn)子鐵芯如附圖10所示，共17槽，鐵芯疊厚分別為28及26毫米。
上述兩種定轉(zhuǎn)子鐵芯沖片特徵為400毫米定子沖片有大槽8只，小槽8只，大小槽每2只依次間隔分布。350、300毫米定子沖片有大小槽各4只，依次間隔分布，兩種定子沖片及400毫米風扇轉(zhuǎn)子沖片槽形尺寸與現(xiàn)有風扇定轉(zhuǎn)子沖片槽形尺寸不同。
轉(zhuǎn)子繞組400毫米風扇轉(zhuǎn)子繞組〔2〕如附圖11、12所示，繞組用純鋁壓鑄，鐵芯在壓鑄時扭斜2轉(zhuǎn)子槽距，鐵芯兩端鑄有端環(huán)，如附圖14所示，端環(huán)上每端有風葉8片，如附圖13所示，端環(huán)載面為4.5×7.385毫米2。350、300毫米風扇轉(zhuǎn)子繞組如附圖15、16所示，鐵芯用純鋁壓鑄，端環(huán)、風葉及斜槽與400毫米風扇轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相同，端環(huán)如附圖18所示，風葉如附圖17所示，端環(huán)截面為3.5×7.385毫米2。以上各種轉(zhuǎn)子繞組特徵為端環(huán)截面較現(xiàn)有風扇轉(zhuǎn)子繞組端環(huán)截面為大，以降低轉(zhuǎn)子電阻，減少轉(zhuǎn)子損耗。
定子繞組400、350、300毫米風扇電機定子繞組〔4〕用QZ高強度漆包線在繞線模上繞制，定子繞組由主繞組、中間繞組、副繞組組成。定子槽內(nèi)襯有槽絕緣，先嵌主繞組及中間繞組，再嵌副繞組。三種規(guī)格風扇電機的各繞組的線徑、匝數(shù)、線模尺寸示于附圖20，其特徵為主、中、副三組繞組有較合理的線徑及匝比，該繞組線圈線徑及匝數(shù)的選擇使風扇電動機有效好的運轉(zhuǎn)性能，可達到節(jié)能目的。
定子繞組接線定子繞組的主繞組、中間繞組、副繞組接線線路示于附圖10，圖中主繞組的1、3、5、7號四只線圈用反串接法。中間繞組的1’、5’號兩只線圈用庶極接法，3’、7’號兩只線圈亦用庶極接法，四只線圈然后串聯(lián)。副繞的2、4、6、8號四只線圈用反串接法，副繞組的2號線圈末端接于主繞組的1號線圈起端，8號線圈的末端與電容器串接后接于電源線上。各繞組的線端接于組合開關(guān)上，當按下組合開關(guān)某一按鈕后，繞組可根據(jù)所按下按鈕接成不同接法，而使風扇可在高速、中速、低速或停止運轉(zhuǎn)。按鈕動作及功能如下
按附圖19接線，風扇在中速及低速運轉(zhuǎn)時，中間繞組中電流始終與主繞組中電流同一相位。在中速運轉(zhuǎn)時，中間繞組的1’、5’號線圈脫離網(wǎng)路，可減少此部分銅耗；3’、7’兩只線圈用庶極接法，在槽中成對稱分布，在電磁上可保持平衡，不產(chǎn)生由于電磁不平衡引起電磁噪聲。風扇在各擋運轉(zhuǎn)時，主副繞組匝比仍可保持使磁場呈現(xiàn)園形磁場所需匝比，由電動機在高速及低速運轉(zhuǎn)時電流電壓矢量圖即可得知。副繞組在各擋運轉(zhuǎn)接線時，均跨接在電源線上，始終保持額定電壓，此有利于在低速時起動，可解決前述小功率風扇在低速時起動困難問題。
節(jié)能風扇規(guī)格有400、350、300毫米三種，有試制樣機。
試制樣機各兩臺，經(jīng)初步測試后，電動機輸入功率大幅度下降，轉(zhuǎn)速增高，所用風葉均用現(xiàn)有風扇風葉。其性能與現(xiàn)有風扇性能對比如下
注現(xiàn)有風扇功率及轉(zhuǎn)速系根據(jù)1981年上海地區(qū)17個廠產(chǎn)品評比記錄數(shù)值平均值，350毫米風扇無產(chǎn)品參加評比，表中數(shù)值系采自某廠產(chǎn)品樣本。
經(jīng)濟效果本節(jié)能風扇轉(zhuǎn)速較高，風量較大，使用值可達1.9以上。我國電風扇近年年產(chǎn)量已達1000萬臺以上，全國風扇如采用本節(jié)能風扇電機設計，每臺風扇可節(jié)約電15瓦左右，如每日以使用6小時計，則每日節(jié)約電能為1000×15×6≈90萬度節(jié)能風扇可省去一只電抗器，成本約二元，1000萬臺風扇每年可節(jié)約2000萬元。
節(jié)能風扇電機所用銅線及硅鋼片與現(xiàn)有風扇所用數(shù)量相等。
節(jié)能風扇電機定子外圓及疊厚與現(xiàn)有風扇定子外圓及疊厚相同，只須改變鐵芯沖片槽形及繞組數(shù)據(jù)，可立即投產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.組成高效節(jié)能抽頭調(diào)速電風扇的電動機，它包括機殼[1]、定子鐵芯[2]、轉(zhuǎn)子[3]、定子繞組[4]、轉(zhuǎn)子繞組[5]，其特征在于定子鐵芯[2]在400毫米節(jié)能風扇中，其沖片共16槽，分為大槽8只，小槽8只，按大槽2只小槽2只依次間隔均勻分布；在350毫米和300毫米節(jié)能風扇中，其沖片共8槽，分為大槽4只，小槽4只，按大槽1只小槽1只依次間隔均勻分布，轉(zhuǎn)子鐵芯[3]在400毫米節(jié)能風扇中，其沖片共21槽，在350、300毫米節(jié)能風扇中，沖片共17槽，均勻分布，轉(zhuǎn)子均扭斜2轉(zhuǎn)子槽距，轉(zhuǎn)子繞組導條及端環(huán)用純鋁壓鑄，400毫米轉(zhuǎn)子端環(huán)截面為4.5×7.385毫米2，350、300毫米轉(zhuǎn)子端環(huán)截面為3.5×7.385毫米2。
2.按照權(quán)利要求
1所述的電動機，其特征在于所述的定子鐵芯〔2〕在400毫米節(jié)能風扇中，沖片梯形槽的槽口為2.7毫米，大槽及小槽的上邊均寬5.5毫米，大槽的下邊寬10.5毫米，高11.5毫米；小槽的下邊寬9.2毫米，高9.5毫米。在350和300毫米節(jié)能風扇中，沖片梯形槽的槽口為2.7毫米，大槽及小槽的上邊均寬為9毫米，大槽的下邊寬18.5毫米，高11毫米；小槽的下邊寬17毫米，高9.5毫米。
3.按照權(quán)利要求
1、2所述的電動機，其特征在于所述的定子鐵芯〔2〕的沖片，在400毫米節(jié)能風扇中，鐵芯沖片疊厚為32毫米，在350毫米節(jié)能風扇中，鐵芯沖片疊厚為28毫米，在300毫米節(jié)能風扇中沖片疊厚為26毫米。
4.按照權(quán)利要求
1所述的電動機，其特征在于所述的定子繞組〔4〕由主繞組、中間繞組、副繞組組成，每種繞組各有4只線圈。主繞組與中間繞組同嵌在大槽內(nèi)，副繞組嵌在小槽內(nèi)，在400毫米節(jié)能風扇中，其主繞組線圈每只640匝，線徑φ0.17毫米；中間繞組線圈每只690匝，線徑0.16毫米；副繞組線圈每只920匝，線徑0.19毫米，在350毫米節(jié)能風扇中，其主繞組線圈每只600匝，線徑0.16毫米；中間繞組線圈每只600匝，線徑0.15毫米；副繞組線圈每只850匝，線徑0.17毫米。在300毫米節(jié)能風扇中，其主繞組線圈每只800匝，線徑0.14毫米；中間繞組線圈每只700匝，線徑0.14毫米；副繞組線圈每只720匝，線徑0.16毫米。主繞組1、3、5、7號線圈是1尾接3尾，3頭接5頭，5尾接7尾；1頭和7頭為主繞組的兩個引出線。中間繞組1′、3′、5′、7′號線圈是1′尾接5′頭，5′尾接3′尾，3′頭接7′尾；1′頭、7′頭和3′尾與5′尾相接處為中間繞組的三個引出線。副繞組的2、4、6、8號線圈是2頭接4頭，4尾接6尾，6頭接8頭；2尾和8尾為副繞組的兩個引出線，將主繞組、中間繞組、副繞組的各引出線1頭和2尾與組合開關(guān)端點4、5連接，并通過端點5的一端與電源相接；1′頭與組合開關(guān)端點3、4相接；5′尾與3′尾相接處的引出線與組合開關(guān)端點2相接；7頭與組合開關(guān)端點1、2、3相接；8尾與電容器一端相接，電容器另一端與7′連接后同時與組合開關(guān)端點1及電源另一端相接。
專利摘要
高效節(jié)能電風扇屬家用電器類。節(jié)能風扇采用較合理繞組抽頭法調(diào)速、電機采用較合理電磁參數(shù)、槽形、繞組、接線方法，使電機在各擋運轉(zhuǎn)時所生旋轉(zhuǎn)磁場接近圓形，使電機效率提高，輸入功率下降，轉(zhuǎn)速上升。風扇在各擋運轉(zhuǎn)時，輸入功率與風葉轉(zhuǎn)速可適當成比例下降，風扇耗功在各擋運轉(zhuǎn)時較現(xiàn)有風扇耗功約可降低1/3，如全國風扇電機均采用本設計，每日可節(jié)約電能90萬度左右。本電機所用活性材料與現(xiàn)有風扇所用活性材料相等。
文檔編號F04D27/00GK85201409SQ85201409
公開日1986年8月20日 申請日期1985年4月13日
發(fā)明者周宜乃 申請人:周宜乃導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan