CN209170064U - 分相启动双u型单相电动机定子 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种分相启动双U型单相电动机定子，其涉及一种电动机定子，包括定子铁芯一、定子铁芯二、主绕组、副绕组。主磁极一和主磁极二采用阶梯气隙，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线与主磁极几何中心线之间有启动角。定子铁芯一的主磁极几何中心线与定子铁芯二的副磁极几何中心线之间的磁极夹角小于九十度，主绕组共同安装在定子铁芯一和定子铁芯二上，副绕组仅安装在定子铁芯二上。所述电动机定子分别采用罩极分相、电容分相启动方式与永磁转子配合使用时，具备启动转矩大、有确定的旋转方向的优点。

Description

分相启动双U型单相电动机定子

技术领域

本发明是一种分相启动双U型单相电动机定子，其涉及一种电动机定子，特别是涉及一种能够分别采用罩极分相、电容分相的包含两个U型定子铁芯的单相电动机定子。

背景技术

U型单相永磁同步电动机广泛应用于家电领域，以洗衣机排水泵电动机为典型代表。U型单相永磁同步电动机的优点是结构简单、成本低、效率高。普通U型单相永磁同步电动机的结构特点是利用不均匀气隙（普遍采用阶梯气隙）的磁阻差别，使电动机启动前永磁转子磁极轴线与定子磁极几何中心线存在一个夹角，该夹角称为启动角，启动角确保U型单相永磁同步电动机实现自启动。普通U型单相永磁同步电动机的缺点是启动转矩小、旋转方向不确定。普通U型单相永磁同步电动机只适合驱动能够空载启动、对输入轴旋转方向没有特殊要求的负载，例如采用特殊结构满足输入轴旋转方向不确定条件的风机、泵类负载，此类负载工作效率较低。中国轻工行业标准《QB/T4273-2011洗衣机排水泵技术要求》中，小于50W的永磁电机排水泵的效率为7%。U型单相电动机定子铁芯磁极截面积很小，在U型单相电动机定子铁芯磁极设置罩极短路铜环所产生的启动转矩也很小。

罩极式电动机按照定子结构分为凸极式罩极电动机和隐极式罩极电动机。凸极式罩极电动机的罩极绕组是一至两圈短路铜环，隐极式罩极电动机的罩极绕组是绕组两端短接在一起的分布式绕组。隐极式罩极电动机与同为分布式绕组的电容分相异步电动机相比，在性能和成本方面均无优势。尽管隐极式罩极电动机性能优于凸极式罩极电动机性能，隐极式罩极电动机很少有应用案例，凸极式罩极电动机因其结构简单、成本低，在微型电动机应用领域仍然占有一席之地。罩极式电动机的主绕组产生主磁通，一部分主磁通穿过罩极绕组（短路铜环或隐极式罩极绕组）并在罩极绕组中产生一个相位上滞后九十度的感应电流，该感应电流产生的罩极区合成磁通在相位上也滞后于主磁通，从而产生旋转磁场。

普通罩极电动机的主绕组轴线与罩极绕组轴线之间的绕组空间夹角小于九十度，罩极区磁极宽度与整个定子磁极宽度的比率称为罩极度。其他参数不变的前提下，罩极度越小，绕组空间夹角越接近九十度，旋转磁场的椭圆度越小。但是罩极区合成磁通是由主磁通感应产生的，罩极度越小，罩极区合成磁通越小，旋转磁场的椭圆度越大。为了获得大的输出转矩，减小旋转磁场的椭圆度，应该使主磁极区的主磁通与罩极区合成磁通相等或者相接近。普通罩极电动机的结构决定了其罩极度与旋转磁场椭圆度之间的矛盾，使其无法满足下述的提高输出转矩的技术方案：即无论是凸极式罩极电动机还是隐极式罩极电动机，在不改变绕组空间夹角的前提下，增加罩极绕组罩住的定子磁极截面积就能增加罩极区合成磁通，最终提高输出转矩。

若有一种U型单相电动机定子技术，其结构具备启动角，并且能够采用罩极分相或者电容分相产生旋转磁场，则该电动机定子与永磁转子配合组成的U型单相永磁同步电动机具备启动转矩大、有确定的旋转方向的优点，该定子技术能够满足家电领域对微型电动机的需求。

发明内容

本发明的目的是克服普通U型单相永磁同步电动机的启动转矩小、旋转方向不确定的缺点，提供一种能够分别采用罩极分相、电容分相的双U型单相电动机定子，该电动机定子与永磁转子配合组成的双U型单相永磁同步电动机具备启动转矩大、有确定的旋转方向的优点。本发明的实施方案如下：

所述电动机定子能够分别与永磁转子或者鼠笼转子配合使用，所述电动机定子与永磁转子配合组成分相启动双U型单相永磁同步电动机，所述电动机定子与鼠笼转子配合组成分相启动双U型单相异步电动机。

所述电动机定子包括定子铁芯一、定子铁芯二、主绕组、副绕组。定子铁芯一沿着前后方向的截面呈U形，定子铁芯一包括主连接磁轭、主横磁轭二、主横磁轭一，定子铁芯一的主横磁轭一右侧上表面有主磁极一，定子铁芯一的主横磁轭二右侧下表面有主磁极二，主磁极一和主磁极二采用阶梯气隙。定子铁芯二沿着前后方向的截面呈双U形，定子铁芯二包括副横磁轭一、副连接磁轭一、副横磁轭二、副连接磁轭二、副竖磁轭一、副竖磁轭二，定子铁芯二的副横磁轭一右侧上表面有副磁极一，定子铁芯二的副竖磁轭二下表面有副磁极二。定子铁芯一与定子铁芯二沿着前后方向排列安装在一起，定子铁芯一与定子铁芯二沿着前后方向之间有间隙，该间隙称为隔磁间隙。定子铁芯一的主横磁轭一与定子铁芯二的副横磁轭一沿着前后方向对齐。定子铁芯一的主磁极几何中心线与定子铁芯二的副磁极几何中心线之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度。主绕组安装在定子铁芯一的主横磁轭一和定子铁芯二的副横磁轭一上，副绕组安装在定子铁芯二的副竖磁轭二上。所述电动机定子采用罩极分相，副绕组两端短接在一起，主绕组两端连接交流电源。

所述电动机定子调整副绕组安装位置形成乙型电动机定子，所述乙型电动机定子包括定子铁芯一、乙型定子铁芯二、主绕组、乙型副绕组。乙型定子铁芯二沿着前后方向的截面呈双U形，乙型定子铁芯二包括乙型连接磁轭一、乙型横磁轭一、乙型横磁轭二、乙型竖磁轭一、乙型连接磁轭二、乙型竖磁轭二，乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一右侧上表面有乙型副磁极一，乙型定子铁芯二的乙型竖磁轭二下表面有乙型副磁极二。定子铁芯一与乙型定子铁芯二沿着前后方向排列安装在一起，定子铁芯一与乙型定子铁芯二沿着前后方向之间有间隙，该间隙称为隔磁间隙。定子铁芯一的主横磁轭一与乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一沿着前后方向对齐，主横磁轭一长度小于乙型横磁轭一长度。定子铁芯一的主磁极几何中心线与乙型定子铁芯二的副磁极几何中心线之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度。主绕组安装在定子铁芯一的主横磁轭一和乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一上，乙型副绕组安装在乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一上，乙型副绕组位于主绕组的左侧。

所述乙型电动机定子采用罩极分相或者电容分相。若所述乙型电动机定子采用罩极分相，乙型副绕组两端短接在一起，主绕组两端连接交流电源。若所述乙型电动机定子采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起连接交流电源，并且乙型副绕组两端连接交流电源，或者，电容器与乙型副绕组串联在一起连接交流电源，并且主绕组两端连接交流电源。

定子铁芯一左端是主连接磁轭，主连接磁轭下端与主横磁轭一左端连接在一起，主连接磁轭上端与主横磁轭二左端连接在一起，主横磁轭一右侧上表面有呈圆弧形的主磁极一，主磁极一从左向右包括小气隙磁极段一和大气隙磁极段一，大气隙磁极段一内表面半径大于小气隙磁极段一内表面半径，主横磁轭二右侧下表面有呈圆弧形的主磁极二，主磁极二从左向右包括大气隙磁极段二和小气隙磁极段二，大气隙磁极段二内表面半径大于小气隙磁极段二内表面半径。定子铁芯一的主磁极一与主磁极二之间是定子气隙内腔。

定子铁芯一的主磁极几何中心线是指主磁极一或主磁极二的几何中心线，定子铁芯一的小气隙磁极段几何中心线是指小气隙磁极段一或小气隙磁极段二的几何中心线，相邻主磁极几何中心线与小气隙磁极段几何中心线之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度。

定子铁芯二左端是副连接磁轭一，副连接磁轭一下端与副横磁轭一左端连接在一起，副横磁轭一右侧上表面有呈圆弧形的副磁极一，副连接磁轭一上端与副横磁轭二左端连接在一起，副横磁轭一、副连接磁轭一、副横磁轭二形成U形截面的铁芯段一。定子铁芯二右端是副竖磁轭二，副竖磁轭二下表面有呈圆弧形的副磁极二，副竖磁轭二上端与副连接磁轭二右端连接在一起，副连接磁轭二左端与副竖磁轭一上端连接在一起，副竖磁轭一下端与副横磁轭二右端连接在一起，副连接磁轭二、副竖磁轭一、副竖磁轭二形成U形截面的铁芯段二。定子铁芯二的副磁极一与副磁极二之间是定子气隙内腔。

乙型定子铁芯二左端是乙型连接磁轭一，乙型连接磁轭一下端与乙型横磁轭一左端连接在一起，乙型横磁轭一右侧上表面有呈圆弧形的乙型副磁极一，乙型连接磁轭一上端与乙型横磁轭二左端连接在一起，乙型连接磁轭一、乙型横磁轭一、乙型横磁轭二形成U形截面的乙型铁芯段一。乙型定子铁芯二右端是乙型竖磁轭二，乙型竖磁轭二下表面有呈圆弧形的乙型副磁极二，乙型竖磁轭二上端与乙型连接磁轭二右端连接在一起，乙型连接磁轭二左端与乙型竖磁轭一上端连接在一起，乙型竖磁轭一下端与乙型横磁轭二右端连接在一起，乙型竖磁轭一、乙型连接磁轭二、乙型竖磁轭二形成U形截面的乙型铁芯段二。乙型定子铁芯二的乙型副磁极一与乙型副磁极二之间是定子气隙内腔。

定子铁芯二沿着前后方向的截面轮廓与乙型定子铁芯二沿着前后方向的截面轮廓相同，定子铁芯二与乙型定子铁芯二的区别在于，定子铁芯二的副竖磁轭二长度大于乙型定子铁芯二的乙型竖磁轭二长度，定子铁芯二的副横磁轭一长度小于乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一长度。

主绕组包括线圈骨架一、主绕组线圈。副绕组包括线圈骨架二、副绕组线圈。乙型副绕组包括乙型线圈骨架二、乙型绕组线圈。

线圈骨架一径向外侧是骨架线槽一，主绕组线圈安装在线圈骨架一的骨架线槽一中，线圈骨架一轴向中间是骨架中心孔一，骨架中心孔一内表面有定位筋，定位筋把骨架中心孔一分割成前骨架中心孔和后骨架中心孔。

线圈骨架二径向外侧是骨架线槽二，副绕组线圈安装在线圈骨架二的骨架线槽二中，线圈骨架二轴向中间是骨架中心孔二。

乙型线圈骨架二径向外侧是乙型骨架线槽二，乙型绕组线圈安装在乙型线圈骨架二的乙型骨架线槽二中，乙型线圈骨架二轴向中间是乙型骨架中心孔二。

所述电动机定子在装配时，把定子铁芯二的副竖磁轭二安装在线圈骨架二的骨架中心孔二中，把定子铁芯一与定子铁芯二沿着前后方向排列安装在一起，把定子铁芯二的副横磁轭一安装在线圈骨架一的后骨架中心孔中，把定子铁芯一的主横磁轭一安装在线圈骨架一的前骨架中心孔中。把定子铁芯一的定子气隙内腔与定子铁芯二的定子气隙内腔沿着前后方向对齐。

所述乙型电动机定子在装配时，把乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一安装在乙型线圈骨架二的乙型骨架中心孔二中，把定子铁芯一与乙型定子铁芯二沿着前后方向排列安装在一起，把乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一安装在线圈骨架一的后骨架中心孔中，把定子铁芯一的主横磁轭一安装在线圈骨架一的前骨架中心孔中。把定子铁芯一的定子气隙内腔与乙型定子铁芯二的定子气隙内腔沿着前后方向对齐。

所述电动机定子与永磁转子配合使用时，永磁转子安装在定子铁芯一和定子铁芯二的定子气隙内腔中。所述乙型电动机定子与永磁转子配合使用时，永磁转子安装在定子铁芯一和乙型定子铁芯二的定子气隙内腔中。在定子气隙内腔中，永磁转子磁力线穿过小气隙时磁阻最小，在磁拉力合力的作用下，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线位于主磁极几何中心线与小气隙磁极段几何中心线之间，或者，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线位于主磁极几何中心线与副磁极几何中心线之间。在电动机启动前，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线与主磁极几何中心线之间有启动角。

所述电动机定子采用罩极分相启动方式与永磁转子配合使用的运行过程是：

电动机启动的某一时刻，若转子永磁***于定子铁芯一的主磁极二径向内侧的是N极，转子永磁***于定子铁芯一的主磁极一径向内侧的是S极，若主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极二是n极，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极一是s极，即启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极。

主绕组线圈产生的主磁通流过磁通路径一是，一部分主磁通从主绕组线圈的n极出发，磁力线依次穿过定子铁芯一的主横磁轭一、主连接磁轭、主横磁轭二，磁力线依次穿过主磁极二、电动机气隙、转子永磁体、电动机气隙、主磁极一、主横磁轭一，这部分主磁通回到主绕组线圈的s极，形成闭合回路。

主绕组线圈产生的主磁通流过磁通路径二是，一部分主磁通从主绕组线圈的n极出发，磁力线依次穿过定子铁芯二的副横磁轭一、副连接磁轭一、副横磁轭二、副竖磁轭一、副连接磁轭二、副竖磁轭二，磁力线依次穿过副磁极二、电动机气隙、转子永磁体、电动机气隙、副磁极一、副横磁轭一，这部分主磁通回到主绕组线圈的s极，形成闭合回路。

一部分主磁通流过磁通路径二时，使副绕组线圈产生一个相位上滞后九十度的感应电流，该感应电流产生的罩极区合成磁通在相位上也滞后于主磁通，罩极区合成磁通沿着磁通路径二流动，磁通路径一中流动的主磁通与磁通路径二中流动的罩极区合成磁通共同作用产生旋转磁场。

电动机启动的某一时刻，若启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极，转子永磁体的N极受到定子铁芯一的主磁极二的磁排斥力，转子永磁体的S极受到定子铁芯一的主磁极一的磁排斥力，由于此时永磁转子磁极轴线位于主磁极几何中心线与小气隙磁极段几何中心线之间，永磁转子沿着转子旋转方向向定子铁芯二的副磁极二和副磁极一旋转。主绕组线圈产生的主磁通过零点时，定子铁芯一的主磁极二和主磁极一无磁极极性。主绕组线圈产生的主磁通过零点时，副绕组线圈产生的罩极区合成磁通使定子铁芯二的副磁极二是n极，副绕组线圈产生的罩极区合成磁通使定子铁芯二的副磁极一是s极，转子永磁体的N极受到定子铁芯二的副磁极二的磁排斥力，转子永磁体的S极受到定子铁芯二的副磁极一的磁排斥力，使永磁转子沿着转子旋转方向旋转，并牵入同步转速。

电动机启动的某一时刻，若转子永磁***于定子铁芯一的主磁极二径向内侧的是N极，转子永磁***于定子铁芯一的主磁极一径向内侧的是S极，若主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极二是s极，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极一是n极，即启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极。

主绕组线圈产生的主磁通过零点时，定子铁芯一的主磁极二和主磁极一无磁极极性。主绕组线圈产生的主磁通过零点时，副绕组线圈产生的罩极区合成磁通使定子铁芯二的副磁极二是s极，副绕组线圈产生的罩极区合成磁通使定子铁芯二的副磁极一是n极，转子永磁体的N极受到定子铁芯二的副磁极二的磁吸引力，转子永磁体的S极受到定子铁芯二的副磁极一的磁吸引力，由于此时永磁转子磁极轴线位于主磁极几何中心线与副磁极几何中心线之间，永磁转子沿着转子旋转方向向定子铁芯二的副磁极二和副磁极一旋转。主绕组线圈产生的主磁通再次过零点之后，主绕组线圈内的电流反方向流动，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极二是n极，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极一是s极，此时的永磁转子已经旋转了一定角度，在永磁转子尚未牵入同步转速时，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极二和主磁极一的磁极位置超前于永磁转子的磁极位置，转子永磁体的N极受到定子铁芯一的主磁极一的磁吸引力，转子永磁体的S极受到定子铁芯一的主磁极二的磁吸引力，使永磁转子沿着转子旋转方向旋转，并牵入同步转速。

所述电动机定子采用罩极分相启动方式与永磁转子配合使用时，永磁转子有确定的旋转方向。转子旋转方向从主磁极几何中心线向副磁极几何中心线方向旋转。

所述乙型电动机定子采用电容分相启动方式与永磁转子配合使用的运行过程是：

若电容器与主绕组串联在一起连接交流电源，并且乙型副绕组两端连接交流电源，则主绕组的电流相位超前于乙型副绕组的电流相位九十度，主绕组线圈产生的主磁通相位也超前于乙型副绕组产生的辅助磁通相位。定子铁芯一的主磁极几何中心线与乙型定子铁芯二的副磁极几何中心线之间的磁极夹角小于九十度，主绕组与乙型副绕组共同作用产生旋转磁场，磁场旋转方向从主磁极几何中心线向副磁极几何中心线方向旋转。

电动机启动的某一时刻，若转子永磁***于定子铁芯一的主磁极二径向内侧的是N极，转子永磁***于定子铁芯一的主磁极一径向内侧的是S极，若主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极二是n极，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极一是s极，即启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极。

主绕组线圈产生的主磁通流过磁通路径一是，一部分主磁通从主绕组线圈的n极出发，磁力线依次穿过定子铁芯一的主横磁轭一、主连接磁轭、主横磁轭二，磁力线依次穿过主磁极二、电动机气隙、转子永磁体、电动机气隙、主磁极一、主横磁轭一，这部分主磁通回到主绕组线圈的s极，形成闭合回路。

主绕组线圈产生的主磁通流过磁通路径二是，一部分主磁通从主绕组线圈的n极出发，磁力线依次穿过乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一、乙型连接磁轭一、乙型横磁轭二、乙型竖磁轭一、乙型连接磁轭二、乙型竖磁轭二，磁力线依次穿过乙型副磁极二、电动机气隙、转子永磁体、电动机气隙、乙型副磁极一、乙型横磁轭一，这部分主磁通回到主绕组线圈的s极，形成闭合回路。

乙型绕组线圈产生的辅助磁通流过磁通路径二是，一部分辅助磁通从乙型绕组线圈的n极出发，磁力线依次穿过乙型定子铁芯二的乙型横磁轭一、乙型连接磁轭一、乙型横磁轭二、乙型竖磁轭一、乙型连接磁轭二、乙型竖磁轭二，磁力线依次穿过乙型副磁极二、电动机气隙、转子永磁体、电动机气隙、乙型副磁极一、乙型横磁轭一，这部分辅助磁通回到乙型绕组线圈的s极，形成闭合回路。流过磁通路径二的主磁通与流过磁通路径一的主磁通相位相同。流过磁通路径二的主磁通与流过磁通路径二的辅助磁通相位不相同，这部分主磁通与辅助磁通在不同时段流过磁通路径二。

电动机启动的某一时刻，若启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极，转子永磁体的N极受到定子铁芯一的主磁极二的磁排斥力，转子永磁体的S极受到定子铁芯一的主磁极一的磁排斥力，由于此时永磁转子磁极轴线位于主磁极几何中心线与小气隙磁极段几何中心线之间，永磁转子沿着转子旋转方向向乙型定子铁芯二的乙型副磁极二和乙型副磁极一旋转。主绕组线圈产生的主磁通过零点时，定子铁芯一的主磁极二和主磁极一无磁极极性。主绕组线圈产生的主磁通过零点时，乙型绕组线圈产生的辅助磁通使乙型定子铁芯二的乙型副磁极二是n极，乙型绕组线圈产生的辅助磁通使乙型定子铁芯二的乙型副磁极一是s极，转子永磁体的N极受到乙型定子铁芯二的乙型副磁极二的磁排斥力，转子永磁体的S极受到乙型定子铁芯二的乙型副磁极一的磁排斥力，使永磁转子沿着转子旋转方向旋转，并牵入同步转速。

电动机启动的某一时刻，若转子永磁***于定子铁芯一的主磁极二径向内侧的是N极，转子永磁***于定子铁芯一的主磁极一径向内侧的是S极，若主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极二是s极，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极一是n极，即启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极。

主绕组线圈产生的主磁通过零点时，定子铁芯一的主磁极二和主磁极一无磁极极性。主绕组线圈产生的主磁通过零点时，乙型绕组线圈产生的辅助磁通使乙型定子铁芯二的乙型副磁极二是s极，乙型绕组线圈产生的辅助磁通使乙型定子铁芯二的乙型副磁极一是n极，转子永磁体的N极受到乙型定子铁芯二的乙型副磁极二的磁吸引力，转子永磁体的S极受到乙型定子铁芯二的乙型副磁极一的磁吸引力，由于此时永磁转子磁极轴线位于主磁极几何中心线与副磁极几何中心线之间，永磁转子沿着转子旋转方向向乙型定子铁芯二的乙型副磁极二和乙型副磁极一旋转。主绕组线圈产生的主磁通再次过零点之后，主绕组线圈内的电流反方向流动，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极二是n极，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极一是s极，此时的永磁转子已经旋转了一定角度，在永磁转子尚未牵入同步转速时，主绕组线圈使定子铁芯一的主磁极二和主磁极一的磁极位置超前于永磁转子的磁极位置，转子永磁体的N极受到定子铁芯一的主磁极一的磁吸引力，转子永磁体的S极受到定子铁芯一的主磁极二的磁吸引力，使永磁转子沿着转子旋转方向旋转，并牵入同步转速。

所述乙型电动机定子采用电容分相启动方式与永磁转子配合使用时，永磁转子有确定的旋转方向。若电容器与主绕组串联在一起连接交流电源，并且乙型副绕组两端连接交流电源，转子旋转方向从主磁极几何中心线向副磁极几何中心线方向旋转。若电容器与乙型副绕组串联在一起连接交流电源，并且主绕组两端连接交流电源，转子旋转方向从副磁极几何中心线向主磁极几何中心线方向旋转。

所述电动机定子分别采用罩极分相、电容分相启动方式与鼠笼转子配合使用时，主绕组线圈产生的主磁通与副绕组线圈产生的罩极区合成磁通相位相差一定角度，定子铁芯一的主磁极几何中心线与定子铁芯二的副磁极几何中心线之间的磁极夹角小于九十度，主绕组与副绕组共同作用产生旋转磁场，或者，主绕组线圈产生的主磁通与乙型绕组线圈产生的辅助磁通相位相差一定角度，定子铁芯一的主磁极几何中心线与乙型定子铁芯二的副磁极几何中心线之间的磁极夹角小于九十度，主绕组与乙型副绕组共同作用产生旋转磁场，鼠笼转子的鼠笼导条切割定子旋转磁场产生异步转矩，使分相启动双U型单相异步电动机进入异步运行状态。

所述电动机定子的主磁极一和主磁极二采用阶梯气隙，在电动机启动前，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线与主磁极几何中心线之间有启动角。定子铁芯一的主磁极几何中心线与定子铁芯二的副磁极几何中心线之间的磁极夹角小于九十度，主绕组共同安装在定子铁芯一和定子铁芯二上，副绕组仅安装在定子铁芯二上。所述电动机定子分别采用罩极分相、电容分相启动方式与永磁转子配合使用时，永磁转子有确定的旋转方向，永磁转子在定子磁极的磁排斥力和磁吸引力作用下牵入同步转速。所述电动机定子能够在不改变定子铁芯一和定子铁芯二之间磁极夹角的前提下，增加定子铁芯二厚度，即增加定子铁芯二磁极截面积，从而增加副绕组线圈感应的罩极区合成磁通，最终提高启动转矩。

附图说明

图1是分相启动双U型单相电动机定子的轴测图。

图2是包含分相启动双U型单相电动机定子的双U型单相永磁同步电动机的轴测图。

图3是所述电动机定子的定子铁芯一与定子铁芯二安装在一起的轴测图。

图4是定子铁芯二的轴测图。

图5是定子铁芯一的轴测图。

图6是永磁转子的轴测图。

图7是主绕组的轴测图。

图8是副绕组的轴测图。

图9是采用罩极分相，电动机启动前永磁转子磁极轴线与主磁极几何中心线之间的启动角示意图。启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极。

图10是采用罩极分相，电动机启动前永磁转子磁极轴线、主磁极几何中心线、副磁极几何中心线之间关系的示意图。启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极。

图11是采用罩极分相，电动机启动前永磁转子磁极轴线与主磁极几何中心线之间的启动角示意图。启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极。

图12是采用罩极分相，电动机启动前永磁转子磁极轴线、主磁极几何中心线、副磁极几何中心线之间关系的示意图。启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极。

图13是采用罩极分相，启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极，之后主绕组线圈内电流反方向流动时，定子铁芯一磁极状态和永磁转子旋转位置的示意图。

图14是采用罩极分相，启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极，之后副绕组线圈内电流反方向流动时，定子铁芯二磁极状态和永磁转子旋转位置的示意图。

图15是乙型电动机定子的轴测图。

图16是所述乙型电动机定子的定子铁芯一与乙型定子铁芯二安装在一起的轴测图。

图17是乙型定子铁芯二的轴测图。

图18是乙型副绕组的轴测图。

图19是采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起，电动机启动前永磁转子磁极轴线与主磁极几何中心线之间的启动角示意图。启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极。

图20是采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起，电动机启动前永磁转子磁极轴线、主磁极几何中心线、副磁极几何中心线之间关系的示意图。启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极。

图21是采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起，电动机启动前永磁转子磁极轴线与主磁极几何中心线之间的启动角示意图。启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极。

图22是采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起，电动机启动前永磁转子磁极轴线、主磁极几何中心线、副磁极几何中心线之间关系的示意图。启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极。

图23是采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起，启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极，之后主绕组线圈内电流反方向流动时，定子铁芯一磁极状态和永磁转子旋转位置的示意图。

图24是采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起，启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极，之后乙型绕组线圈内电流反方向流动时，乙型定子铁芯二38磁极状态和永磁转子旋转位置的示意图。

说明书附图中大写字母N和S代表转子永磁体的磁极极性，小写字母n和s代表定子铁芯的磁极极性。附图中字母α代表启动角。

图中标注有定子铁芯一1、线圈骨架一2、主绕组线圈3、定子铁芯二4、线圈骨架二5、副绕组线圈6、定子气隙内腔7、转子永磁体8、转子骨架9、转轴10、副横磁轭一11、副连接磁轭一12、副横磁轭二13、副连接磁轭二14、副竖磁轭一15、副竖磁轭二16、副磁极二17、副磁极一18、主连接磁轭19、主横磁轭二20、主横磁轭一21、小气隙磁极段一22、大气隙磁极段一23、小气隙磁极段二24、大气隙磁极段二25、后骨架中心孔26、定位筋27、前骨架中心孔28、骨架中心孔二29、主磁极几何中心线30、永磁转子磁极轴线31、小气隙磁极段几何中心线32、转子旋转轨迹33、转子旋转方向34、副磁极几何中心线35、乙型线圈骨架二36、乙型绕组线圈37、乙型定子铁芯二38、乙型连接磁轭一39、乙型横磁轭一40、乙型横磁轭二41、乙型副磁极一42、乙型竖磁轭一43、乙型连接磁轭二44、乙型竖磁轭二45、乙型副磁极二46、乙型骨架中心孔二47。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1、图2、图15，所述电动机定子能够分别与永磁转子或者鼠笼转子配合使用，所述电动机定子与永磁转子配合组成分相启动双U型单相永磁同步电动机，所述电动机定子与鼠笼转子配合组成分相启动双U型单相异步电动机。

所述电动机定子包括定子铁芯一1、定子铁芯二4、主绕组、副绕组。定子铁芯一1沿着前后方向的截面呈U形，定子铁芯一1包括主连接磁轭19、主横磁轭二20、主横磁轭一21，定子铁芯一1的主横磁轭一21右侧上表面有主磁极一，定子铁芯一1的主横磁轭二20右侧下表面有主磁极二，主磁极一和主磁极二采用阶梯气隙。定子铁芯二4沿着前后方向的截面呈双U形，定子铁芯二4包括副横磁轭一11、副连接磁轭一12、副横磁轭二13、副连接磁轭二14、副竖磁轭一15、副竖磁轭二16，定子铁芯二4的副横磁轭一11右侧上表面有副磁极一18，定子铁芯二4的副竖磁轭二16下表面有副磁极二17。定子铁芯一1与定子铁芯二4沿着前后方向排列安装在一起，定子铁芯一1与定子铁芯二4沿着前后方向之间有间隙，该间隙称为隔磁间隙。定子铁芯一1的主横磁轭一21与定子铁芯二4的副横磁轭一11沿着前后方向对齐。定子铁芯一1的主磁极几何中心线30与定子铁芯二4的副磁极几何中心线35之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度。主绕组安装在定子铁芯一1的主横磁轭一21和定子铁芯二4的副横磁轭一11上，副绕组安装在定子铁芯二4的副竖磁轭二16上。所述电动机定子采用罩极分相，副绕组两端短接在一起，主绕组两端连接交流电源。

所述电动机定子调整副绕组安装位置形成乙型电动机定子，所述乙型电动机定子包括定子铁芯一1、乙型定子铁芯二38、主绕组、乙型副绕组。乙型定子铁芯二38沿着前后方向的截面呈双U形，乙型定子铁芯二38包括乙型连接磁轭一39、乙型横磁轭一40、乙型横磁轭二41、乙型竖磁轭一43、乙型连接磁轭二44、乙型竖磁轭二45，乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40右侧上表面有乙型副磁极一42，乙型定子铁芯二38的乙型竖磁轭二45下表面有乙型副磁极二46。定子铁芯一1与乙型定子铁芯二38沿着前后方向排列安装在一起，定子铁芯一1与乙型定子铁芯二38沿着前后方向之间有间隙，该间隙称为隔磁间隙。定子铁芯一1的主横磁轭一21与乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40沿着前后方向对齐，主横磁轭一21长度小于乙型横磁轭一40长度。定子铁芯一1的主磁极几何中心线30与乙型定子铁芯二38的副磁极几何中心线35之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度。主绕组安装在定子铁芯一1的主横磁轭一21和乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40上，乙型副绕组安装在乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40上，乙型副绕组位于主绕组的左侧。

所述乙型电动机定子采用罩极分相或者电容分相。若所述乙型电动机定子采用罩极分相，乙型副绕组两端短接在一起，主绕组两端连接交流电源。若所述乙型电动机定子采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起连接交流电源，并且乙型副绕组两端连接交流电源，或者，电容器与乙型副绕组串联在一起连接交流电源，并且主绕组两端连接交流电源。

参照图1至图8，参照15至图18，定子铁芯一1左端是主连接磁轭19，主连接磁轭19下端与主横磁轭一21左端连接在一起，主连接磁轭19上端与主横磁轭二20左端连接在一起，主横磁轭一21右侧上表面有呈圆弧形的主磁极一，主磁极一从左向右包括小气隙磁极段一22和大气隙磁极段一23，大气隙磁极段一23内表面半径大于小气隙磁极段一22内表面半径，主横磁轭二20右侧下表面有呈圆弧形的主磁极二，主磁极二从左向右包括大气隙磁极段二25和小气隙磁极段二24，大气隙磁极段二25内表面半径大于小气隙磁极段二24内表面半径。定子铁芯一1的主磁极一与主磁极二之间是定子气隙内腔7。

定子铁芯一1的主磁极几何中心线30是指主磁极一或主磁极二的几何中心线，定子铁芯一1的小气隙磁极段几何中心线32是指小气隙磁极段一22或小气隙磁极段二24的几何中心线，相邻主磁极几何中心线30与小气隙磁极段几何中心线32之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度。

定子铁芯二4左端是副连接磁轭一12，副连接磁轭一12下端与副横磁轭一11左端连接在一起，副横磁轭一11右侧上表面有呈圆弧形的副磁极一18，副连接磁轭一12上端与副横磁轭二13左端连接在一起，副横磁轭一11、副连接磁轭一12、副横磁轭二13形成U形截面的铁芯段一。定子铁芯二4右端是副竖磁轭二16，副竖磁轭二16下表面有呈圆弧形的副磁极二17，副竖磁轭二16上端与副连接磁轭二14右端连接在一起，副连接磁轭二14左端与副竖磁轭一15上端连接在一起，副竖磁轭一15下端与副横磁轭二13右端连接在一起，副连接磁轭二14、副竖磁轭一15、副竖磁轭二16形成U形截面的铁芯段二。定子铁芯二4的副磁极一18与副磁极二17之间是定子气隙内腔7。

乙型定子铁芯二38左端是乙型连接磁轭一39，乙型连接磁轭一39下端与乙型横磁轭一40左端连接在一起，乙型横磁轭一40右侧上表面有呈圆弧形的乙型副磁极一42，乙型连接磁轭一39上端与乙型横磁轭二41左端连接在一起，乙型连接磁轭一39、乙型横磁轭一40、乙型横磁轭二41形成U形截面的乙型铁芯段一。乙型定子铁芯二38右端是乙型竖磁轭二45，乙型竖磁轭二45下表面有呈圆弧形的乙型副磁极二46，乙型竖磁轭二45上端与乙型连接磁轭二44右端连接在一起，乙型连接磁轭二44左端与乙型竖磁轭一43上端连接在一起，乙型竖磁轭一43下端与乙型横磁轭二41右端连接在一起，乙型竖磁轭一43、乙型连接磁轭二44、乙型竖磁轭二45形成U形截面的乙型铁芯段二。乙型定子铁芯二38的乙型副磁极一42与乙型副磁极二46之间是定子气隙内腔7。

定子铁芯二4沿着前后方向的截面轮廓与乙型定子铁芯二38沿着前后方向的截面轮廓相同，定子铁芯二4与乙型定子铁芯二38的区别在于，定子铁芯二4的副竖磁轭二16长度大于乙型定子铁芯二38的乙型竖磁轭二45长度，定子铁芯二4的副横磁轭一11长度小于乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40长度。

主绕组包括线圈骨架一2、主绕组线圈3。副绕组包括线圈骨架二5、副绕组线圈6。乙型副绕组包括乙型线圈骨架二36、乙型绕组线圈37。

线圈骨架一2径向外侧是骨架线槽一，主绕组线圈3安装在线圈骨架一2的骨架线槽一中，线圈骨架一2轴向中间是骨架中心孔一，骨架中心孔一内表面有定位筋27，定位筋27把骨架中心孔一分割成前骨架中心孔28和后骨架中心孔26。

线圈骨架二5径向外侧是骨架线槽二，副绕组线圈6安装在线圈骨架二5的骨架线槽二中，线圈骨架二5轴向中间是骨架中心孔二29。

乙型线圈骨架二36径向外侧是乙型骨架线槽二，乙型绕组线圈37安装在乙型线圈骨架二36的乙型骨架线槽二中，乙型线圈骨架二36轴向中间是乙型骨架中心孔二47。

所述电动机定子在装配时，把定子铁芯二4的副竖磁轭二16安装在线圈骨架二5的骨架中心孔二29中，把定子铁芯一1与定子铁芯二4沿着前后方向排列安装在一起，把定子铁芯二4的副横磁轭一11安装在线圈骨架一2的后骨架中心孔26中，把定子铁芯一1的主横磁轭一21安装在线圈骨架一2的前骨架中心孔28中。把定子铁芯一1的定子气隙内腔7与定子铁芯二4的定子气隙内腔7沿着前后方向对齐。

所述乙型电动机定子在装配时，把乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40安装在乙型线圈骨架二36的乙型骨架中心孔二47中，把定子铁芯一1与乙型定子铁芯二38沿着前后方向排列安装在一起，把乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40安装在线圈骨架一2的后骨架中心孔26中，把定子铁芯一1的主横磁轭一21安装在线圈骨架一2的前骨架中心孔28中。把定子铁芯一1的定子气隙内腔7与乙型定子铁芯二38的定子气隙内腔7沿着前后方向对齐。

所述电动机定子与永磁转子配合使用时，永磁转子安装在定子铁芯一1和定子铁芯二4的定子气隙内腔7中。所述乙型电动机定子与永磁转子配合使用时，永磁转子安装在定子铁芯一1和乙型定子铁芯二38的定子气隙内腔7中。在定子气隙内腔7中，永磁转子磁力线穿过小气隙时磁阻最小，在磁拉力合力的作用下，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线31位于主磁极几何中心线30与小气隙磁极段几何中心线32之间，或者，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线31位于主磁极几何中心线30与副磁极几何中心线35之间。在电动机启动前，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线31与主磁极几何中心线30之间有启动角。

参照图9至图14，所述电动机定子采用罩极分相启动方式与永磁转子配合使用的运行过程是：

电动机启动的某一时刻，若转子永磁体8位于定子铁芯一1的主磁极二径向内侧的是N极，转子永磁体8位于定子铁芯一1的主磁极一径向内侧的是S极，若主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极二是n极，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极一是s极，即启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极。

主绕组线圈3产生的主磁通流过磁通路径一是，一部分主磁通从主绕组线圈3的n极出发，磁力线依次穿过定子铁芯一1的主横磁轭一21、主连接磁轭19、主横磁轭二20，磁力线依次穿过主磁极二、电动机气隙、转子永磁体8、电动机气隙、主磁极一、主横磁轭一21，这部分主磁通回到主绕组线圈3的s极，形成闭合回路。

主绕组线圈3产生的主磁通流过磁通路径二是，一部分主磁通从主绕组线圈3的n极出发，磁力线依次穿过定子铁芯二4的副横磁轭一11、副连接磁轭一12、副横磁轭二13、副竖磁轭一15、副连接磁轭二14、副竖磁轭二16，磁力线依次穿过副磁极二17、电动机气隙、转子永磁体8、电动机气隙、副磁极一18、副横磁轭一11，这部分主磁通回到主绕组线圈3的s极，形成闭合回路。

一部分主磁通流过磁通路径二时，使副绕组线圈6产生一个相位上滞后九十度的感应电流，该感应电流产生的罩极区合成磁通在相位上也滞后于主磁通，罩极区合成磁通沿着磁通路径二流动，磁通路径一中流动的主磁通与磁通路径二中流动的罩极区合成磁通共同作用产生旋转磁场。

电动机启动的某一时刻，若启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极，转子永磁体8的N极受到定子铁芯一1的主磁极二的磁排斥力，转子永磁体8的S极受到定子铁芯一1的主磁极一的磁排斥力，由于此时永磁转子磁极轴线31位于主磁极几何中心线30与小气隙磁极段几何中心线32之间，永磁转子沿着转子旋转方向34向定子铁芯二4的副磁极二17和副磁极一18旋转。主绕组线圈3产生的主磁通过零点时，定子铁芯一1的主磁极二和主磁极一无磁极极性。主绕组线圈3产生的主磁通过零点时，副绕组线圈6产生的罩极区合成磁通使定子铁芯二4的副磁极二17是n极，副绕组线圈6产生的罩极区合成磁通使定子铁芯二4的副磁极一18是s极，转子永磁体8的N极受到定子铁芯二4的副磁极二17的磁排斥力，转子永磁体8的S极受到定子铁芯二4的副磁极一18的磁排斥力，使永磁转子沿着转子旋转方向34旋转，并牵入同步转速。

电动机启动的某一时刻，若转子永磁体8位于定子铁芯一1的主磁极二径向内侧的是N极，转子永磁体8位于定子铁芯一1的主磁极一径向内侧的是S极，若主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极二是s极，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极一是n极，即启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极。

主绕组线圈3产生的主磁通过零点时，定子铁芯一1的主磁极二和主磁极一无磁极极性。主绕组线圈3产生的主磁通过零点时，副绕组线圈6产生的罩极区合成磁通使定子铁芯二4的副磁极二17是s极，副绕组线圈6产生的罩极区合成磁通使定子铁芯二4的副磁极一18是n极，转子永磁体8的N极受到定子铁芯二4的副磁极二17的磁吸引力，转子永磁体8的S极受到定子铁芯二4的副磁极一18的磁吸引力，由于此时永磁转子磁极轴线31位于主磁极几何中心线30与副磁极几何中心线35之间，永磁转子沿着转子旋转方向34向定子铁芯二4的副磁极二17和副磁极一18旋转。主绕组线圈3产生的主磁通再次过零点之后，主绕组线圈3内的电流反方向流动，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极二是n极，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极一是s极，此时的永磁转子已经旋转了一定角度，在永磁转子尚未牵入同步转速时，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极二和主磁极一的磁极位置超前于永磁转子的磁极位置，转子永磁体8的N极受到定子铁芯一1的主磁极一的磁吸引力，转子永磁体8的S极受到定子铁芯一1的主磁极二的磁吸引力，使永磁转子沿着转子旋转方向34旋转，并牵入同步转速。

所述电动机定子采用罩极分相启动方式与永磁转子配合使用时，永磁转子有确定的旋转方向。转子旋转方向34从主磁极几何中心线30向副磁极几何中心线35方向旋转。

参照图19至图24，所述乙型电动机定子采用电容分相启动方式与永磁转子配合使用的运行过程是：

若电容器与主绕组串联在一起连接交流电源，并且乙型副绕组两端连接交流电源，则主绕组的电流相位超前于乙型副绕组的电流相位九十度，主绕组线圈3产生的主磁通相位也超前于乙型副绕组产生的辅助磁通相位。定子铁芯一1的主磁极几何中心线30与乙型定子铁芯二38的副磁极几何中心线35之间的磁极夹角小于九十度，主绕组与乙型副绕组共同作用产生旋转磁场，磁场旋转方向从主磁极几何中心线30向副磁极几何中心线35方向旋转。

电动机启动的某一时刻，若转子永磁体8位于定子铁芯一1的主磁极二径向内侧的是N极，转子永磁体8位于定子铁芯一1的主磁极一径向内侧的是S极，若主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极二是n极，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极一是s极，即启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极。

主绕组线圈3产生的主磁通流过磁通路径一是，一部分主磁通从主绕组线圈3的n极出发，磁力线依次穿过定子铁芯一1的主横磁轭一21、主连接磁轭19、主横磁轭二20，磁力线依次穿过主磁极二、电动机气隙、转子永磁体8、电动机气隙、主磁极一、主横磁轭一21，这部分主磁通回到主绕组线圈3的s极，形成闭合回路。

主绕组线圈3产生的主磁通流过磁通路径二是，一部分主磁通从主绕组线圈3的n极出发，磁力线依次穿过乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40、乙型连接磁轭一39、乙型横磁轭二41、乙型竖磁轭一43、乙型连接磁轭二44、乙型竖磁轭二45，磁力线依次穿过乙型副磁极二46、电动机气隙、转子永磁体8、电动机气隙、乙型副磁极一42、乙型横磁轭一40，这部分主磁通回到主绕组线圈3的s极，形成闭合回路。

乙型绕组线圈37产生的辅助磁通流过磁通路径二是，一部分辅助磁通从乙型绕组线圈37的n极出发，磁力线依次穿过乙型定子铁芯二38的乙型横磁轭一40、乙型连接磁轭一39、乙型横磁轭二41、乙型竖磁轭一43、乙型连接磁轭二44、乙型竖磁轭二45，磁力线依次穿过乙型副磁极二46、电动机气隙、转子永磁体8、电动机气隙、乙型副磁极一42、乙型横磁轭一40，这部分辅助磁通回到乙型绕组线圈37的s极，形成闭合回路。流过磁通路径二的主磁通与流过磁通路径一的主磁通相位相同。流过磁通路径二的主磁通与流过磁通路径二的辅助磁通相位不相同，这部分主磁通与辅助磁通在不同时段流过磁通路径二。

电动机启动的某一时刻，若启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为同性磁极，转子永磁体8的N极受到定子铁芯一1的主磁极二的磁排斥力，转子永磁体8的S极受到定子铁芯一1的主磁极一的磁排斥力，由于此时永磁转子磁极轴线31位于主磁极几何中心线30与小气隙磁极段几何中心线32之间，永磁转子沿着转子旋转方向34向乙型定子铁芯二38的乙型副磁极二46和乙型副磁极一42旋转。主绕组线圈3产生的主磁通过零点时，定子铁芯一1的主磁极二和主磁极一无磁极极性。主绕组线圈3产生的主磁通过零点时，乙型绕组线圈37产生的辅助磁通使乙型定子铁芯二38的乙型副磁极二46是n极，乙型绕组线圈37产生的辅助磁通使乙型定子铁芯二38的乙型副磁极一42是s极，转子永磁体8的N极受到乙型定子铁芯二38的乙型副磁极二46的磁排斥力，转子永磁体8的S极受到乙型定子铁芯二38的乙型副磁极一42的磁排斥力，使永磁转子沿着转子旋转方向34旋转，并牵入同步转速。

电动机启动的某一时刻，若转子永磁体8位于定子铁芯一1的主磁极二径向内侧的是N极，转子永磁体8位于定子铁芯一1的主磁极一径向内侧的是S极，若主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极二是s极，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极一是n极，即启动瞬间定子磁极与永磁转子磁极互为异性磁极。

主绕组线圈3产生的主磁通过零点时，定子铁芯一1的主磁极二和主磁极一无磁极极性。主绕组线圈3产生的主磁通过零点时，乙型绕组线圈37产生的辅助磁通使乙型定子铁芯二38的乙型副磁极二46是s极，乙型绕组线圈37产生的辅助磁通使乙型定子铁芯二38的乙型副磁极一42是n极，转子永磁体8的N极受到乙型定子铁芯二38的乙型副磁极二46的磁吸引力，转子永磁体8的S极受到乙型定子铁芯二38的乙型副磁极一42的磁吸引力，由于此时永磁转子磁极轴线31位于主磁极几何中心线30与副磁极几何中心线35之间，永磁转子沿着转子旋转方向34向乙型定子铁芯二38的乙型副磁极二46和乙型副磁极一42旋转。主绕组线圈3产生的主磁通再次过零点之后，主绕组线圈3内的电流反方向流动，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极二是n极，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极一是s极，此时的永磁转子已经旋转了一定角度，在永磁转子尚未牵入同步转速时，主绕组线圈3使定子铁芯一1的主磁极二和主磁极一的磁极位置超前于永磁转子的磁极位置，转子永磁体8的N极受到定子铁芯一1的主磁极一的磁吸引力，转子永磁体8的S极受到定子铁芯一1的主磁极二的磁吸引力，使永磁转子沿着转子旋转方向34旋转，并牵入同步转速。

所述乙型电动机定子采用电容分相启动方式与永磁转子配合使用时，永磁转子有确定的旋转方向。若电容器与主绕组串联在一起连接交流电源，并且乙型副绕组两端连接交流电源，转子旋转方向34从主磁极几何中心线30向副磁极几何中心线35方向旋转。若电容器与乙型副绕组串联在一起连接交流电源，并且主绕组两端连接交流电源，转子旋转方向34从副磁极几何中心线35向主磁极几何中心线30方向旋转。

所述电动机定子分别采用罩极分相、电容分相启动方式与鼠笼转子配合使用时，主绕组线圈3产生的主磁通与副绕组线圈6产生的罩极区合成磁通相位相差一定角度，定子铁芯一1的主磁极几何中心线30与定子铁芯二4的副磁极几何中心线35之间的磁极夹角小于九十度，主绕组与副绕组共同作用产生旋转磁场，或者，主绕组线圈3产生的主磁通与乙型绕组线圈37产生的辅助磁通相位相差一定角度，定子铁芯一1的主磁极几何中心线30与乙型定子铁芯二38的副磁极几何中心线35之间的磁极夹角小于九十度，主绕组与乙型副绕组共同作用产生旋转磁场，鼠笼转子的鼠笼导条切割定子旋转磁场产生异步转矩，使分相启动双U型单相异步电动机进入异步运行状态。

所述电动机定子的主磁极一和主磁极二采用阶梯气隙，在电动机启动前，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线31与主磁极几何中心线30之间有启动角。定子铁芯一1的主磁极几何中心线30与定子铁芯二4的副磁极几何中心线35之间的磁极夹角小于九十度，主绕组共同安装在定子铁芯一1和定子铁芯二4上，副绕组仅安装在定子铁芯二4上。所述电动机定子分别采用罩极分相、电容分相启动方式与永磁转子配合使用时，永磁转子有确定的旋转方向，永磁转子在定子磁极的磁排斥力和磁吸引力作用下牵入同步转速。所述电动机定子能够在不改变定子铁芯一1和定子铁芯二4之间磁极夹角的前提下，增加定子铁芯二4厚度，即增加定子铁芯二4磁极截面积，从而增加副绕组线圈6感应的罩极区合成磁通，最终提高启动转矩。

Claims (1)

1.一种分相启动双U型单相电动机定子，其特征在于：所述电动机定子包括定子铁芯一(1)、定子铁芯二(4)、主绕组、副绕组；定子铁芯一(1)沿着前后方向的截面呈U形，定子铁芯一(1)包括主连接磁轭(19)、主横磁轭二(20)、主横磁轭一(21)，定子铁芯一(1)的主横磁轭一(21)右侧上表面有主磁极一，定子铁芯一(1)的主横磁轭二(20)右侧下表面有主磁极二，主磁极一和主磁极二采用阶梯气隙；定子铁芯二(4)沿着前后方向的截面呈双U形，定子铁芯二(4)包括副横磁轭一(11)、副连接磁轭一(12)、副横磁轭二(13)、副连接磁轭二(14)、副竖磁轭一(15)、副竖磁轭二(16)，定子铁芯二(4)的副横磁轭一(11)右侧上表面有副磁极一(18)，定子铁芯二(4)的副竖磁轭二(16)下表面有副磁极二(17)；定子铁芯一(1)与定子铁芯二(4)沿着前后方向排列安装在一起，定子铁芯一(1)与定子铁芯二(4)沿着前后方向之间有间隙，该间隙称为隔磁间隙；定子铁芯一(1)的主横磁轭一(21)与定子铁芯二(4)的副横磁轭一(11)沿着前后方向对齐；定子铁芯一(1)的主磁极几何中心线(30)与定子铁芯二(4)的副磁极几何中心线(35)之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度；主绕组安装在定子铁芯一(1)的主横磁轭一(21)和定子铁芯二(4)的副横磁轭一(11)上，副绕组安装在定子铁芯二(4)的副竖磁轭二(16)上；所述电动机定子采用罩极分相，副绕组两端短接在一起，主绕组两端连接交流电源；

所述电动机定子调整副绕组安装位置形成乙型电动机定子，所述乙型电动机定子包括定子铁芯一(1)、乙型定子铁芯二(38)、主绕组、乙型副绕组；乙型定子铁芯二(38)沿着前后方向的截面呈双U形，乙型定子铁芯二(38)包括乙型连接磁轭一(39)、乙型横磁轭一(40)、乙型横磁轭二(41)、乙型竖磁轭一(43)、乙型连接磁轭二(44)、乙型竖磁轭二(45)，乙型定子铁芯二(38)的乙型横磁轭一(40)右侧上表面有乙型副磁极一(42)，乙型定子铁芯二(38)的乙型竖磁轭二(45)下表面有乙型副磁极二(46)；定子铁芯一(1)与乙型定子铁芯二(38)沿着前后方向排列安装在一起，定子铁芯一(1)与乙型定子铁芯二(38)沿着前后方向之间有间隙，该间隙称为隔磁间隙；定子铁芯一(1)的主横磁轭一(21)与乙型定子铁芯二(38)的乙型横磁轭一(40)沿着前后方向对齐，主横磁轭一(21)长度小于乙型横磁轭一(40)长度；定子铁芯一(1)的主磁极几何中心线(30)与乙型定子铁芯二(38)的副磁极几何中心线(35)之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度；主绕组安装在定子铁芯一(1)的主横磁轭一(21)和乙型定子铁芯二(38)的乙型横磁轭一(40)上，乙型副绕组安装在乙型定子铁芯二(38)的乙型横磁轭一(40)上，乙型副绕组位于主绕组的左侧；

所述乙型电动机定子采用罩极分相或者电容分相；若所述乙型电动机定子采用罩极分相，乙型副绕组两端短接在一起，主绕组两端连接交流电源；若所述乙型电动机定子采用电容分相，电容器与主绕组串联在一起连接交流电源，并且乙型副绕组两端连接交流电源，或者，电容器与乙型副绕组串联在一起连接交流电源，并且主绕组两端连接交流电源；

定子铁芯一(1)左端是主连接磁轭(19)，主连接磁轭(19)下端与主横磁轭一(21)左端连接在一起，主连接磁轭(19)上端与主横磁轭二(20)左端连接在一起，主横磁轭一(21)右侧上表面有呈圆弧形的主磁极一，主磁极一从左向右包括小气隙磁极段一(22)和大气隙磁极段一(23)，大气隙磁极段一(23)内表面半径大于小气隙磁极段一(22)内表面半径，主横磁轭二(20)右侧下表面有呈圆弧形的主磁极二，主磁极二从左向右包括大气隙磁极段二(25)和小气隙磁极段二(24)，大气隙磁极段二(25)内表面半径大于小气隙磁极段二(24)内表面半径；定子铁芯一(1)的主磁极一与主磁极二之间是定子气隙内腔(7)；

定子铁芯一(1)的主磁极几何中心线(30)是指主磁极一或主磁极二的几何中心线，定子铁芯一(1)的小气隙磁极段几何中心线(32)是指小气隙磁极段一(22)或小气隙磁极段二(24)的几何中心线，相邻主磁极几何中心线(30)与小气隙磁极段几何中心线(32)之间有磁极夹角，该磁极夹角小于九十度；

定子铁芯二(4)左端是副连接磁轭一(12)，副连接磁轭一(12)下端与副横磁轭一(11)左端连接在一起，副横磁轭一(11)右侧上表面有呈圆弧形的副磁极一(18)，副连接磁轭一(12)上端与副横磁轭二(13)左端连接在一起，副横磁轭一(11)、副连接磁轭一(12)、副横磁轭二(13)形成U形截面的铁芯段一；定子铁芯二(4)右端是副竖磁轭二(16)，副竖磁轭二(16)下表面有呈圆弧形的副磁极二(17)，副竖磁轭二(16)上端与副连接磁轭二(14)右端连接在一起，副连接磁轭二(14)左端与副竖磁轭一(15)上端连接在一起，副竖磁轭一(15)下端与副横磁轭二(13)右端连接在一起，副连接磁轭二(14)、副竖磁轭一(15)、副竖磁轭二(16)形成U形截面的铁芯段二；定子铁芯二(4)的副磁极一(18)与副磁极二(17)之间是定子气隙内腔(7)；

乙型定子铁芯二(38)左端是乙型连接磁轭一(39)，乙型连接磁轭一(39)下端与乙型横磁轭一(40)左端连接在一起，乙型横磁轭一(40)右侧上表面有呈圆弧形的乙型副磁极一(42)，乙型连接磁轭一(39)上端与乙型横磁轭二(41)左端连接在一起，乙型连接磁轭一(39)、乙型横磁轭一(40)、乙型横磁轭二(41)形成U形截面的乙型铁芯段一；乙型定子铁芯二(38)右端是乙型竖磁轭二(45)，乙型竖磁轭二(45)下表面有呈圆弧形的乙型副磁极二(46)，乙型竖磁轭二(45)上端与乙型连接磁轭二(44)右端连接在一起，乙型连接磁轭二(44)左端与乙型竖磁轭一(43)上端连接在一起，乙型竖磁轭一(43)下端与乙型横磁轭二(41)右端连接在一起，乙型竖磁轭一(43)、乙型连接磁轭二(44)、乙型竖磁轭二(45)形成U形截面的乙型铁芯段二；乙型定子铁芯二(38)的乙型副磁极一(42)与乙型副磁极二(46)之间是定子气隙内腔(7)；

定子铁芯二(4)沿着前后方向的截面轮廓与乙型定子铁芯二(38)沿着前后方向的截面轮廓相同，定子铁芯二(4)与乙型定子铁芯二(38)的区别在于，定子铁芯二(4)的副竖磁轭二(16)长度大于乙型定子铁芯二(38)的乙型竖磁轭二(45)长度，定子铁芯二(4)的副横磁轭一(11)长度小于乙型定子铁芯二(38)的乙型横磁轭一(40)长度；

主绕组包括线圈骨架一(2)、主绕组线圈(3)；副绕组包括线圈骨架二(5)、副绕组线圈(6)；乙型副绕组包括乙型线圈骨架二(36)、乙型绕组线圈(37)；

线圈骨架一(2)径向外侧是骨架线槽一，主绕组线圈(3)安装在线圈骨架一(2)的骨架线槽一中，线圈骨架一(2)轴向中间是骨架中心孔一，骨架中心孔一内表面有定位筋(27)，定位筋(27)把骨架中心孔一分割成前骨架中心孔(28)和后骨架中心孔(26)；

线圈骨架二(5)径向外侧是骨架线槽二，副绕组线圈(6)安装在线圈骨架二(5)的骨架线槽二中，线圈骨架二(5)轴向中间是骨架中心孔二(29)；

乙型线圈骨架二(36)径向外侧是乙型骨架线槽二，乙型绕组线圈(37)安装在乙型线圈骨架二(36)的乙型骨架线槽二中，乙型线圈骨架二(36)轴向中间是乙型骨架中心孔二(47)；

所述电动机定子在装配时，把定子铁芯二(4)的副竖磁轭二(16)安装在线圈骨架二(5)的骨架中心孔二(29)中，把定子铁芯一(1)与定子铁芯二(4)沿着前后方向排列安装在一起，把定子铁芯二(4)的副横磁轭一(11)安装在线圈骨架一(2)的后骨架中心孔(26)中，把定子铁芯一(1)的主横磁轭一(21)安装在线圈骨架一(2)的前骨架中心孔(28)中；把定子铁芯一(1)的定子气隙内腔(7)与定子铁芯二(4)的定子气隙内腔(7)沿着前后方向对齐；

所述乙型电动机定子在装配时，把乙型定子铁芯二(38)的乙型横磁轭一(40)安装在乙型线圈骨架二(36)的乙型骨架中心孔二(47)中，把定子铁芯一(1)与乙型定子铁芯二(38)沿着前后方向排列安装在一起，把乙型定子铁芯二(38)的乙型横磁轭一(40)安装在线圈骨架一(2)的后骨架中心孔(26)中，把定子铁芯一(1)的主横磁轭一(21)安装在线圈骨架一(2)的前骨架中心孔(28)中；把定子铁芯一(1)的定子气隙内腔(7)与乙型定子铁芯二(38)的定子气隙内腔(7)沿着前后方向对齐；

所述电动机定子与永磁转子配合使用时，永磁转子安装在定子铁芯一(1)和定子铁芯二(4)的定子气隙内腔(7)中；所述乙型电动机定子与永磁转子配合使用时，永磁转子安装在定子铁芯一(1)和乙型定子铁芯二(38)的定子气隙内腔(7)中；在定子气隙内腔(7)中，永磁转子磁力线穿过小气隙时磁阻最小，在磁拉力合力的作用下，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线(31)位于主磁极几何中心线(30)与小气隙磁极段几何中心线(32)之间，或者，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线(31)位于主磁极几何中心线(30)与副磁极几何中心线(35)之间；在电动机启动前，永磁转子静止时永磁转子磁极轴线(31)与主磁极几何中心线(30)之间有启动角。