CN101183819A

CN101183819A - 可逆电动机

Info

Publication number: CN101183819A
Application number: CNA2007101961167A
Authority: CN
Inventors: 金贤; 卢铁基
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: KR20030020717A; CN101183819B; KR100451727B1

Abstract

可逆电动机，包括：具有两绕组的定子；串联到两绕组之一上的起动装置；用于向两绕组供电的开关装置，开关选择性连接，使在两绕组中的一个内的电流反向，两绕组具有0.71－0.98的正常方向旋转绕线比，和为正常方向比的倒数的反向比；或包括：上述定子，每个绕组有一从其分出的电极；与两绕组之一上的一电极串联的起动装置；以及向两绕组和两电极选择性供电的开关，开关选择性连接，使两绕组之一内的电流反向，起动装置与两绕组之一上的两电极中的另一电极连接，以使电动机反向，通过调节两电极从两绕组的分支位置，正常方向比和反向比可被独立地调节。

Description

可逆电动机

本申请是国际申请日为2002年5月31日，国家申请号为02822231.8的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电动机，并尤其涉及一种可应用于压缩机的可逆电动机。

背景技术

一般来说，通常用于压缩机的单相、单向感应电动机设置有定子、转子和运转电容器(running capacitor)。

参照图1，图1示出电动机定子部分的四分之一，定子在固定的间隔处具有狭槽100，定子具有两个绕组，每个绕组围绕狭槽缠绕几十次。运转电容器与两个绕组中的一个串联。转子在由定子形成的磁场的作用下转动。

将参照图2解释单向电动机的系统和工作。

参照图2，单向电动机设置有两个绕组a-a′和b-b′以及运转电容器。

a-a′绕组的一端a和运转电容器的一端c连接到电源上。运转电容器的另一端c′连接到b-b′绕组的一端b上。a-a′绕组的另一端a′以及b-b′绕组的另一端b′接地。

在电流的方向事先固定的情况下向两个绕组提供电流，使得转子根据弗莱明(Flemming)左手定则而沿所需方向转动。在这种情况下，流向与运转电容器串联的绕组b-b′的电流的相位比未连接运转电容器的绕组a-a′的早90°，从而由流向与运转电容器串联的绕组b-b′的电流所形成的磁场产生一个起动力矩，而由流向未连接有运转电容器的绕组a-a′的电流所形成的磁场保持被初始起动的转子进行旋转。最终，单向电动机的转子在由流向两个绕组的电流所形成的磁场的作用下沿着所需的一个方向进行转动。

作为用来起动转子的一种起动装置的运转电容器可以由开关取代，或者由运转电容器和开关的组合取代，尽管起动转子的原理与运转电容器的稍有不同。

同时，绕线比(穿过部分狭槽的未与运转电容器串联的导线的数量/穿过部分狭槽的与运转电容器串联的导线的数量)和截面积比(未与运转电容器串联的绕组的截面积/与运转电容器相串联的绕组的截面积)影响电动机的起动力矩以及电动机的效率(由电动机所作的功/提供给电动机的能量)。单向电动机的绕线比和截面积比设计成适于电动机的单向旋转，换句话说，对于单向旋转来说起动力矩是足够的，并且使电动机的效率最大。通常，单向电动机的绕线比设定为在1.1-1.6的范围之内，而截面积比设定为在1.44-2.56范围之内。

由此，因为现有技术的单向电动机需要单独的机械装置，如离合器，来进行反向旋转，因此现有技术的电动机具有较高的生产成本，较大的体积以及来自机械装置的噪声。

本发明还提供一种具有所述的可逆电动机的变容压缩机。

发明内容

旨在解决上述问题的本发明的目的在于提供一种可逆电动机，该电动机可以在没有单独的机械装置，如离合器的前提下反向。

本发明的另一目的是提供一种可逆电动机，该电动机可以提供最佳的效率以及充足的起动扭矩，即使对于反向旋转的情况。

在本发明的一个方面，本发明的目的可以通过提供这样一种可逆电动机予以实现，该可逆电动机包括具有两个绕组的定子、串联到两个绕组中的一个上的起动装置、以及用于向两个绕组选择性提供电能的开关，其中，开关选择性地连接，使得在两个绕组中的一个绕组内的电流方向反向，并且起动装置连接到两个绕组中的另一个上，用来使电动机反向，所述两个绕组具有落入0.71-0.98范围内的正常方向旋转绕线比，以及为正常方向旋转绕线比的倒数的反向旋转绕线比。

在本发明的另一方面中，提供了一种可逆电动机，其包括：具有两个绕组的定子，每个绕组带有一个从其分出的电极；与两个绕组中之一上的一个电极相串联的起动装置；以及向两个绕组和两个电极选择性提供电能的开关，其中，开关选择性连接，使得在两个绕组之一内的电流方向反向，并且起动装置与两个绕组之一上的两个电极中的另一个电极相连接，用来使电动机反向，通过调节两个电极从两个绕组的分支位置，正常方向旋转绕线比和反向旋转绕线比可以彼此独立地加以调节。

从而，本发明的可逆电动机不仅可以在正常方向上而且可以在相反方向上转动。

附图说明

图1图解了电机定子的四分之一；

图2图解了图1中的定子的相关技术电路，示出连接到电源上的绕组和运转电容器；

图3图解了根据本发明一个实施例的可逆电动机的电路，示出连接到电源上的绕组和运转电容器；

图4A图解了切换到正常方向旋转的图3中的可逆电动机的电路；

图4B图解了切换到反向旋转的图3中的可逆电动机的电路；

图5图解了根据本发明另一优选实施例的可逆电动机的电路，示出连接到电源上的绕组和运转电容器；

图6A图解了切换到正常方向旋转的图5中的可逆电动机的电路；而

图6B图解了切换到反向旋转的图5中的可逆电动机的电路。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的可逆电动机的一个实施例。

图3图解了根据本发明一个实施例的可逆电动机的电路，示出连接到电源上的绕组和运转电容器。

参照图3，可逆电动机包括：两个绕组a-a′、b-b′；起动装置；三个三点型开关(three point type switch)310、330和350，用来选择性连接两个绕组和起动装置；以及控制装置(未示出)，用来控制三个开关310、330和350。虽然起动装置可以是电容器、开关或它们的组合，但是此后的描述是基于起动装置为电容器的假设给出的。虽然控制装置可以是控制电路或微型计算机，但是此后的描述是基于控制装置是微型计算机这个假设给出的。

开关310的端子315、运转电容器的一端c以及开关350的端子358连接到电源上。运转电容器的另一端c′连接到开关310的端子318和开关330的端子335上。绕组a-a′的一端a连接到开关310的端子311上，而绕组b-b′的一端b连接到开关330的端子331上。绕组a-a′的另一端、开关330的端子338和开关350的端子355接地。绕组b-b′的另一端b′连接到开关350的端子351上。

将描述可逆电动机沿一个方向(下面称为正常方向)旋转时的情况。

为了在正常方向上转动可逆电动机，微型计算机将开关310的端子311连接到端子315上，开关330的端子331连接到端子335上，并且开关350的端子351连接到端子355上。

然后，可逆电动机的绕组和运转电容器如图4A所示连接到电源上，使得电流沿着如图4A所示的方向流向两个绕组。电流向图4A所示的可逆电动机定子的两个绕组和运转电容器的一个位置的流动与电流向图2所示的单向电动机定子的两个绕组和运转电容器的一个位置的流动相同，因此，可逆电动机在正常方向上转动。

将解释可逆电动机沿着与所述一个方向相反的方向(下面称为反向)转动的情况。

为了沿反向旋转可逆电动机，微型计算机将开关310的端子311连接到端子318上，将开关330的端子331连接到端子338上，并将开关350的端子351连接到端子358上。

然后，可逆电动机的绕组和运转电容器如图4B所示连接到电源上。于是，如图4B所示，电流沿着从a到a′方向在可逆电动机定子的绕组a-a′中流动，并且运转电容器与绕组a-a′串联。而且，电流沿着从b′到b方向在可逆电动机定子的绕组b-b′中流动。图4B可以与图4A相比较，可以发现在绕组b-b′中的电流方向反向，运转电容器未连接到绕组b-b′上，而是连接到绕组a-a′上，其中图4A示出了在可逆电动机沿正常方向旋转时向两个绕组和运转电容器一个位置的流动。由在绕组a-a′中的电流所形成的磁场产生转子的起动力矩，而在转子初始起动之后，由沿着从b′到b的方向在绕组a-a′中流动的电流所形成的磁场保持转子的反向转动。于是，可逆电动机在反向上旋转。

同时，优选的是，绕线比和截面积比(或导线直径比)为了使针对正常方向转动以及反向转动的可逆电动机的效率和起动扭矩优化而加以调节，这将在下面讨论。

优选的是，两个绕组的正常方向旋转的绕线比(在正常方向旋转中，穿过部分狭槽的未与运转电容器串联的导线数量/穿过部分狭槽的与运转电容器串联的导线的数量)设定在0.71到0.98的范围内，而两个绕组的反向转动绕线比(在反向旋转中，穿过部分狭槽的未与运转电容器串联的导线的数量/穿过部分狭槽的与运转电容器串联的的导线的数量)设定为正常方向绕线比的倒数。

优选的是，两个绕组的正常方向旋转的截面积比(在正常方向旋转中，未与运转电容器串联的绕组的截面积/与运转电容器串联的绕组的截面积)在1.04-2.75的范围内，而两个绕组的反向转动截面积比(在反向旋转中，未与运转电容器串联的绕组的截面积/与运转电容器串联的绕组的截面积)是正常方向旋转截面积比的倒数。

当两个绕组的导线的截面为圆形时，截面积比可以表示为导线直径比。换句话说，当两个绕组的导线的截面是圆形的时，优选的是，两个绕组的正常方向旋转导线直径比(在正常方向旋转中，未与运转电容器串联的绕组的导线直径/与运转电容器串联的绕组的导线直径)在1.02-1.66的范围内，而两个绕组的反向旋转导线直径比(在反向旋转中，未与运转电容器串联的绕组的导线直径/与运转电容器串联的绕组的导线直径)是正常方向旋转导线直径比的倒数。

当绕线比和截面积比(或导线直径比)分别落入上述范围内时，可逆电动机在正常方向旋转和反向旋转中呈现出充足的起动力矩和适当的效率。由于具有上述绕线比和截面积比的可逆电动机的效率在正常方向旋转情况下大约为83％，而在反向旋转情况下大约为80％，因此，该效率对于工业应用来说是可以接受的。

在这个实施例的可逆电动机中，正常方向旋转绕线比和反向旋转绕线比鉴于定子的结构只能为倒数关系。

与此相反，将参照附图描述根据本发明另一实施例的可逆电动机，其中，正常方向旋转绕线比和反向旋转绕线比可以彼此独立地加以调节。

图5图解了根据本发明另一优选实施例地可逆电动机的电路，示出了连接到电源上的绕组和运转电容器。

参照图5，可逆电动机包括：两个绕组a-a′和b-b′，在每个绕组上具有一个分支电极(a″或b″)；起动装置，三个三点型开关410、430和450，用来选择性连接两个绕组、分支电极和起动装置；以及控制装置(未示出)，用于控制三个开关410、430和450。虽然起动装置可以是电容器、开关或它们的组合，但是此后的描述是基于起动装置为电容器的假设给出的。虽然控制装置可以是控制电路或微型计算机，但是此后的描述是基于控制装置是微型计算机这个假设给出的。

开关410的端子411、以及运转电容器的一端c连接到电源上，运转电容器的另一端c′连接到开关430的端子431上。开关410的端子415连接到绕组a-a′的一端a上，开关430的端子438连接到绕组a-a′的分支电极a″上，而开关430的端子435连接到绕组b-b′的分支电极b″上。开关450的端子458连接到绕组b-b′的一端b上，开关410的端子418和开关450的端子455连接到绕组b-b′的另一端b′上。绕组a-a′的另一端a′和开关450的端子451接地。

将解释可逆电动机在一个方向(下面称为正常方向)上旋转的情况。

为了在正常方向上旋转可逆电动机，微型计算机将开关410的端子411连接到端子415上，将开关430的端子431连接到端子435上，并将开关450的端子451连接到端子455上。

然后，可逆电动机的绕组和运转电容器如图6A所示连接到电源上，使得电流沿着图6A所示的方向向两个绕组流动。电流向图6A所示的可逆电动机的定子的两个绕组以及运转电容器的一个位置的流动与电流向图2所示的单向电动机的定子的两个绕组和运转电容器的一个位置的流动相同，除了在绕组b-b′的一部分(b-b″绕组)中没有电流流动外。因此，可逆电动机在正常方向上旋转。

将解释在可逆电动机沿着与所述一个方向相反的方向(下面称为反向)旋转时的情况。

为了在反向上旋转，微型计算机将开关410的端子411连接到端子418上，将开关430的端子431连接到端子438上，并将开关450的端子451连接到端子458上。

然后，可逆电动机的绕组和运转电容器如图6B所示连接到电源上。于是，如图6B所示，电流沿着从a″到a′方向在可逆电动机定子的绕组a″-a′中流动(在绕组a-a″中没有电流流动)，运转电容器与绕组a″-a′串联。并且，电流沿着从b′到b的方向在可逆电动机的定子的绕组b-b′内流动。在图6B所示的可逆电动机定子的两个绕组以及运转电容器的一个位置中流动的电流与在图4B所示的反向旋转情况下的可逆电动机定子的两个绕组以及运转电容器一个位置中流动的电流相同，除了在绕组a-a′的一部分绕组(a-a″)中没有电流流动外，因此，可逆电动机在反向上旋转。

在本发明可逆电动机的这个实施例中，由于电极从定子的两个绕组中每一个的一点处分出，并且电能选择性地提供到两个绕组和分支电极，一部分绕组取决于旋转方向而不使用。因此，需要注意到此后描述的绕线比不是缠绕在定子狭槽上的两个绕组中每一个的导线数量，而是实际影响电动机转动的两个绕组的导线的数量，即其中实际流动电流的两个绕组的导线数量的比。

鉴于这一点，将讨论本发明的可逆电动机的这个实施例的绕线比。

通过从两个绕组的所希望点分支出两个电极，两个绕组的正常方向旋转绕线比(在正常旋转中，穿过部分狭槽的未与运转电容器串联的导线的数量/穿过部分狭槽的与运转电容器串联的导线的数量)以及两个绕组的反向旋转绕线比(在反向旋转中，穿过部分狭槽的未与运转电容器串联的导线的数量/穿过部分狭槽的与运转电容器串联的导线的数量)可以彼此独立地加以调节。

同时，为了优化本实施例的可逆电动机的效率和起动力矩，优选的是，正常方向旋转绕线比和反向旋转绕线比相等，并且电极从两个绕组上的这样一点分支，使得正常方向旋转绕线比和反向旋转绕线比落入现有技术单向电动机的绕线比的范围内(1.1-1.6)。

此外，优选的是，两个绕组的正常方向旋转截面积比(在正常方向旋转中，未与运转电容器串联的绕组的截面积/与运转电容器串联的绕组的截面积)落到范围1.04-2.75上，而两个绕组的反向旋转截面积比(在反向旋转中，未与运转电容器串联的绕组的截面积/与运转电容器串联的绕组的截面积)是正常方向旋转截面积比的倒数。

如前面所解释的，当两个绕组的导线的截面为圆形时，截面积比可以表示为导线直径比，优选的是，两个绕组的正常方向旋转导线直径比(在正常方向旋转中，未与运转电容器串联的绕组的导线直径/与运转电容器串联的绕组的导线直径)在范围1.02-1.66内，而两个绕组的反向旋转导线直径比(在反向旋转中，未与运转电容器串联的绕组的导线直径/与运转电容器串联的绕组的导线直径)是正常方向旋转导线直径比的倒数。

工业应用性

将解释本发明的可逆电动机的工业应用性。

首先，由于本发明的可逆电动机可以省去机械装置，如离合器，诸如压缩机的可应用所述电动机的设备可以减小体积，并且消除来自离合器本身的噪声。

第二，通过适当调节可逆电动机的绕线比和截面积比(或导线直径比)，本发明的可逆电动机对于正常方向旋转和反向旋转都可以提供适于工业应用的效率。

第三，本发明的可逆电动机优选地应用于可变压缩机上。

Claims

1.一种可逆电动机，包括：

定子，其具有两个绕组，每个绕组具有从其分支出的电极；

起动装置，其串联到两个绕组之一上的电极上；以及

开关，用于选择性将电能提供给两个绕组和两个电极，

其中，开关选择性连接，使得在两个绕组之一内的电流方向反向，并且起动装置连接到两个绕组之另一上的电极上，用来使电动机反向，通过调节两个电极从各绕组的分支位置，正常方向旋转绕线比和反向旋转绕线比可以彼此独立地加以调节。

2.如权利要求1所述的可逆电动机，其中，起动装置是至少一个电容器。

3.如权利要求1所述的可逆电动机，其中，起动装置是至少一个开关。

4.如权利要求1所述的可逆电动机，其中，起动装置是至少一个电容器和至少一个开关的组合。

5.如权利要求1所述的可逆电动机，其中，两个绕组具有相同的正常方向旋转绕线比和反向旋转绕线比，该绕线比落入1.1-1.6的范围内。

6.如权利要求1所述的可逆电动机，其中，两个绕组具有落入1.04-2.75范围内的正常方向旋转导线截面积比，以及为正常方向旋转导线截面积比的倒数的反向旋转导线截面积比。

7.如权利要求1所述的可逆电动机，其中，两个绕组具有落入1.02-1.66范围内的正常方向旋转导线直径比，以及为正常方向旋转导线直径比的倒数的反向旋转导线直径比。

8.如权利要求5所述的可逆电动机，其中，两个绕组具有落入1.04-2.75范围内的正常方向旋转导线截面积比，以及为正常方向旋转导线截面积比的倒数的反向旋转导线截面积比。

9.如权利要求5所述的可逆电动机，其中，两个绕组具有落入1.02-1.66范围内的正常方向旋转导线直径比，以及为正常方向旋转导线直径比的倒数的反向旋转导线直径比。

10.一种具有如权利要求1到9中任一项所述的可逆电动机的变容压缩机。