摘要：电动机从产生到发展至今已经接近一个多世纪了，其以科学的工作原理，高效的工作效能取代了蒸汽机，为推动世界科技和经济的发展做出了显著的贡献。电动机在各行各业中都用途广泛，其在促进社会发展的同时消耗了大量的电能，不仅工作成本高昂，同时也间接污染了我们生活的环境，造成不可弥补的损失。基于此，本文首先对单相电动机进行了简要概述，并对一种新型的高效节能单相电动机设计的相关要点展开具体论述。
关键词：高效节能；单相电动机；设计要点
1.单相电动机概述
单相电动机一般是指用单相交流电源（AC220V）供电的小功率单相异步电动机。这种电机通常在定子上有两相绕组，转子是普通鼠笼型的。两相绕组在定子上的分布以及供电情况的不同，可以产生不同的起动特性和运行特性。通常根据电动机的起动和运行方式的特点，将单相异步电动机分为单相电阻起动异步电动机、单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机、单相电容起动和运转异步电动机、单相罩极式异步电动机五种。单相电动机的基本外形如图1所示。
图中，①转轴；②轴承；③端盖；④定子绕组；⑤电容；⑥定子；⑦永磁体；⑧转子；⑨起动笼；⑩风扇；?风罩
定子、转子铁心均采用叠片结构，以减少电动机运行时的铁耗，电枢绕组为正弦分布绕组。为了便于和单相异步电动机进行性能比较，同时考虑到样机产品将来的可替代性，试制样机稀土永磁单相同步电动机选用同功率等极单相异步电动机的外型安装尺寸和定子铁芯冲片，重新设计定子绕组和转子。
2.2转子磁路设计
稀土永磁单相同步电动机与异步电动机主要区别是转子磁路结构。转子磁路结构不同，电机的运行性能、制造工艺和适用场合也就不同。异步起动稀土永磁同步电动机常见的转子结构有径向式、切向式和混合式三种型式。
鉴于单相异步电动机转子外径较小，为了提高电机的气隙磁密，样机采用了切向加径向的内置混合式磁路结构。混合式磁路结构综合了径向式和切向式的优点：安放永磁体的空间较大，漏磁系数较小；转轴上不需采用隔磁措施，制造工艺较简单；每极磁通由相邻两个磁极并联提供，
2.3参数设计
2.3.1主要尺寸和气隙长度的选择
电动机的主要尺寸包括定子冲片内径Dil和电枢计算长度Lef，这与普通电动机的一样。为了减小过大的杂散损耗，降低电动机的振动与噪声，便于装配，稀土永磁单相同步电动机的气隙一般要设计得比同规格感应电机的大。
2.3.2定、转子槽数的选择及定子绕组
定子槽数选择原则与感应电动机的相同，转子槽数一般在定、转子槽配合选用原则的容许范围内为电动机极数的整数倍。稀土永磁单相同步电动机是由永磁体励磁，气隙磁场谐波较多使得电动势的谐波也较多，定子绕组一般采用Y连接。为了削弱谐波，减小电动机的杂散损耗与附加转矩，定子叠片沿轴向扭斜一定距离。
2.3.3起动笼设计
稀土永磁单相同步电动机的起动笼主要用于起动，为了加快研制进程，减少试制投入，样机的起动笼采用紫铜棒和紫铜环焊接而成。转子端环在保证电动机有足够牵入同步能力的前提下，端环的厚度尽量小一点，以节约材料和提高起动品质因数。
2.3.4永磁体设计
永磁体的尺寸主要包括永磁体的轴向长度LM、磁化方向的长度hM和宽度bM。设计时应使永磁体工作于最佳工作点。hM是决定Xad（直轴电枢反应电抗）的一个重要因素，设计hM应使Xad保持合理：但永磁体不能过薄，否则装配时容易破损，提高其制造成本，而且永磁体过薄容易退磁。为了调整电动机性能，需设计合理的bM值，它直接决定了永磁体能够提供每极磁通的面积。
2.3.5电容器的配制
为了保证样机有良好的起动和稳定运行性能，应使电机尽可能在圆形旋转磁场下运行，因此电容器的配制显得十分重要。电容分相稀土永磁单相同步电动机的定子结构与双值电容单相异步电动机的相同，但由于电机交、直轴磁路不对称，因此，起动电容和运行电容都不能按单相异步电动机的有关公式选择电容器。样机采用凸极同步电动机的分析模型，应用似稳态分析法求得。
电机的电容器配置一般可按式 求取，这样稀土永磁单相同步电动机就能在圆形旋转磁场运行。式中：
为电源角频率，
C为运行电容器的电容值，
Xm为主相绕组电抗，
为副绕组与主绕组匝比。
结束语：综上所述，伴随着社会的发展，单相电动机在我国的应用已经越来越普遍了，但是在当前节能环保的形势背景下，对单相电动及产品的节能降耗的要求也越来越高，本文分析了一种高效节能的稀土永磁单相同步电动机，其以优质的性能对单相电动机的发展产生了深渊的影响。因此，相关设计人员要加大对高效节能单相电动机设计的关注和研究，为推动我国电机产品技术的提高和发展贡献出一份力量。
参考文献
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[3]董有利，王会永，郑海鹏等.单相电动机合理选型和使用的节能研究[J].上海电气技术.2016.
论文作者:刘雅琴
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/15
标签：单相论文; 永磁论文; 电动机论文; 定子论文; 同步电动机论文; 绕组论文; 转子论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;