CN103595163B - 单相感应电动机和具有它的密封式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单相感应电动机，包括：定子铁芯，其上设有定子槽，定子槽数为4的整数倍，定子槽包括大定子槽和小定子槽，大定子槽在定子铁芯的径向上深度上大于小定子槽的深度；主绕组，其为单相2极且以同心方式绕线，并插入到大定子槽和/或小定子槽内；辅助绕组，其为单相2极且同心方式绕线，并插入到小定子槽内且相对于主绕组沿定子铁芯的周向偏置90度；主绕组和辅助绕组的每一极均由以同心方式绕线的多段线圈组成，其中主绕组每一极的多段线圈匝数配置成增大主绕组3次谐波含量且减小5、7次谐波含量。因此，通过配置来增大3次谐波含量，从而借助3次谐波转矩提升起动转矩，实现高效率高起动性能。本发明还公开了一种密封式压缩机。

Description

单相感应电动机和具有它的密封式压缩机

技术领域

本发明涉及一种单相感应电动机和具有该单相感应电动机的密封式压缩机。具体地，本发明涉及一种单相2极绕线的单相感应电动机和具有它的封闭式压缩机。

背景技术

相关技术中，2极绕线的单相感应电动机在定速压缩机中广泛地被采用，2极绕线的单相感应电动机具备由多张钢板层叠构成的定子铁芯、在定子铁芯的定子槽内以同心绕线方式插入主绕组和辅助绕组以及铸铝或铸铜的笼型转子，由此具备自起动的能力。

上述单相感应电动机在转速从0变化至稳定运行转速的起动过程中，电动机输出的机械转矩是由基波磁场和各次谐波磁场共同生成的合成转矩。由于绕组联接的特殊性，单相感应电动机气隙磁场的谐波含量丰富，特别是幅值较大的3次谐波、5次谐波和7次谐波。上述谐波磁场生成的谐波转矩使得电动机的起动转矩发生畸变，在特定的转速下，造成电动机的起动转矩小于压缩机的负载力矩，从而带来压缩机起动困难的问题。

为解决以上的问题，相关技术中提出了采用正弦绕组的方式改善电动机起动特性。采用正弦绕组的缺点是定子绕组的基波绕组系数不高，造成定子绕组利用率低，导致电动机效率低。此外，由于正弦绕组要求每极的各段线圈各自包含的匝数需按照严格的正弦规律排列，因此定子槽需配置为多种槽尺寸大小不一的槽型，导致制造困难。而且，为满足自动绕线的要求，电动机的定子绕组必须设计成类似的正弦绕组，由此生成的谐波转矩对电动机起动不利。

发明内容

本申请的发明人发现和认识到：2极绕线的单相感应电动机在起动过程中，3次谐波、5次谐波和7次谐波的特点决定了它们的谐波转矩在特定的转速下存在被利用的可能。例如，3次谐波转矩可增强转速0～N/3下（N为电动机的额定转速）的起动转矩，再如，7次谐波转矩可增强转速0～N/7下的起动转矩。定子绕组采用正弦绕组只是单纯的削弱3次谐波转矩、5次谐波转矩和7次谐波转矩，并未考虑利用谐波转矩主要是3次谐波转矩提升转速0～N/3下电动机的起动转矩，由此电动机在0～N/3转速下起动转矩爬升速度慢，给压缩机带来停机后再次起动需要时间长甚至无法起动的问题。因此，存在需求以保证既提高电动机在各个转速段特别是0～N/3转速时的起动转矩，使得电动机具备良好的起动性能，又保证电动机具有高的效率。

为此，本发明的目的旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，提出了一种2极绕线单相电动机，通过配置主绕组的每一极的多段线圈的匝数来获得与相关技术中的3次谐波含量的幅值相比增大的3次谐波含量，从而借助3次谐波转矩提升电动机在转速0～N/3下的起动转矩，由此提高了主绕组和辅助绕组的基波绕组系数，同时提高定子绕组的利用率，实现了高效率高起动性能的单相感应电动机。

本发明还提出了一种密封式压缩机。

为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出的一种单相感应电动机，包括：定子铁芯，所述定子铁芯上设有定子槽，定子槽数为4的整数倍，所述定子槽包括大定子槽和小定子槽，所述大定子槽在所述定子铁芯的径向上的深度大于所述小定子槽在所述定子铁芯的径向上的深度；主绕组，所述主绕组为单相2极且以同心方式绕线，所述主绕组被插入到所述大定子槽和/或小定子槽内；辅助绕组，所述辅助绕组为单相2极且同心方式绕线，所述辅助绕组被插入到所述小定子槽内且相对于所述主绕组沿所述定子铁芯的周向偏置90度；所述主绕组和所述辅助绕组的每一极均由以同心方式绕线的多段线圈组成，其中所述主绕组的每一极的多段线圈的匝数配置成增大所述主绕组的3次谐波含量且减小所述主绕组的5次谐波含量和7次谐波含量。

根据本发明实施例的单相感应电动机，主绕组为单相2极且以同心方式绕线，并被插入到大定子槽和/或小定子槽内，辅助绕组也为单相2极且同心方式绕线，并被插入到小定子槽内且相对于主绕组沿定子铁芯的周向偏置90度，而且主绕组和辅助绕组的每一极均由以同心方式绕线的多段线圈组成，并将主绕组的每一极的多段线圈的匝数配置成增大主绕组的3次谐波含量且减小主绕组的5次谐波含量和7次谐波含量，这样，与相关技术中，例如采用正弦绕组方式的感应电动机相比，该单相感应电动机通过配置主绕组的每一极的多段线圈的匝数来获得与相关技术中的3次谐波含量的幅值相比增大的3次谐波含量，从而借助3次谐波转矩提升电动机在转速0～N/3下的起动转矩，同时获得与相关技术中的5、7次谐波含量的幅值相比减小的5、7次谐波含量，进而削弱5、7谐波转矩以减少对电动机在转速0～N/3下的起动转矩恶化的影响，由此提高了主绕组和辅助绕组的基波绕组系数，同时提高定子绕组的利用率，实现了高效率高起动性能的单相感应电动机。

具体地，所述辅助绕组限定出将所述定子铁芯分为彼此对称的两部分的辅助绕组磁极，所述主绕组的一极的多段线圈插入到位于所述辅助绕组磁极一侧的定子槽内，所述主绕组的另外一极的多段线圈位于插入到辅助绕组磁极的另一侧的定子槽内；所述主绕组限定出将所述定子铁芯分为彼此对称的两部分且与所述辅助绕组磁极正交的主绕组磁极，所述辅助绕组的一极的多段线圈插入到位于所述主绕组磁极一侧的定子槽内，所述辅助绕组的另外一极的多段线圈插入到位于所述主绕组磁极的另一侧的定子槽内。

在本发明的一个实施例中，所述主绕组的每一极由m段线圈组成，所述m段线圈中的每段线圈的两侧分别被插入到相对于所述主绕组磁极对称的两个定子槽内，所述每段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从所述m段线圈的最外侧到最里侧依次为Ym1、Ym2、…、Ymm，其中Q/2＞Ym1＞Ym2＞…＞Ymm，其中Q为定子槽数；所述辅助绕组的每一极由n段线圈组成，所述n段线圈中的每段线圈的两侧分别被插入到相对于所述辅助绕组磁极对称的两个定子槽内，所述每段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从所述n段线圈的最外侧到最里侧依次为Ya1、Ya2、…、Yan，其中Q/2＞Ya1＞Ya2＞…＞Yan，其中Q为定子槽数。

并且，所述主绕组的m段线圈根据各段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从最外侧到最里侧依次称为主绕组第一线圈m1、主绕组第二线圈m2、…、主绕组第m线圈mm；所述主绕组的m段线圈包含的匝数从主绕组第一线圈m1至主绕组第m线圈mm依次为M1、M2、…、Mm，其中M1≧M2≧…≧Mm；所述辅助绕组的n段线圈根据各段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从最外侧到最里侧依次称为辅助绕组第一线圈a1、辅助绕组第二线圈a2、…、辅助绕组第n线圈an；所述辅助绕组n段线圈包含的匝数从辅助绕组第一线圈a1至辅助绕组第n线圈an依次为A1、A2、…、An，其中A1≧A2≧…≧An。

由此，提高了主绕组和辅助绕组的基波绕组系数，同时提高定子绕组的利用率，提高了单相感应电动机的效率。

在本发明的一个具体实施例中，定义v为谐波的次数，其中v=3、5、7,且v=1时代表基波；所述主绕组每一极的每段线圈作用产生的各次谐波的有效匝数因子分别为Xv1、Xv2、…Xvm，其中主绕组各次谐波含量Hmv定义为每一极的该次谐波产生的总计有效匝数（Xv1×M1+Xv2×M2+…+Xvm×Mm）与基波产生的总计有效匝数（X11×M1+X12×M2+…+X1m×Mm）和该次谐波次数v的比值的绝对值；

$\mathrm{Hmv}=\left|\frac{(\mathrm{Xv}1\×M1+\mathrm{Xv}2\×M2+...+\mathrm{Xvm}\×\mathrm{Mm})}{(X11\×M1+X12\×M2+...+X1m\×\mathrm{Mm})\×v}\right|;$

并且，所述主绕组的每一极的m段线圈包含的匝数设置成使得主绕组的3次谐波含量Hm3、5次谐波含量Hm5和7次谐波含量Hm7满足以下关系式：

5%≤Hm3≤25%，Hm5≤2%，Hm7≤2%。

从而，适当的控制3次谐波含量的下限值，使得主绕组的3次谐波含量大,5次谐波和7次谐波含量小；并适当的控制3次谐波含量的上限值，保证只要3次谐波含量不大于25%就不至于使电动机起动转矩在转速超过n/3时发生恶化。

在本发明的一些实施例中，所述定子槽数为Q个，当16≤Q≤20时，所述主绕组的每一极的m段线圈的段数满足：Q/4-2≤m≤Q/4-1，所述辅助绕组的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-2≤n≤Q/4-1；当24≤Q≤28时，所述主绕组的每一极的m段线圈的段数满足：4≤m≤Q/4-1，所述辅助绕组的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-3≤n≤Q/4-2；当32≤Q≤40时，所述主绕组的每一极的m段线圈的段数满足：5≤m≤Q/4-1，所述辅助绕组的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-4≤n≤Q/4-3；当44≤Q≤52时，所述主绕组的每一极的m段线圈的段数满足：5≤m≤Q/4-1，所述辅助绕组的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-5≤n≤Q/4-4。

在本发明的一些实施例中，所述定子槽数为Q，当16≤Q≤20槽时，所述主绕组第一线圈m1所插入的定子槽为所述大定子槽，其余定子槽为所述小定子槽；当24≤Q≤28槽时，所述主绕组第一线圈m1和所述主绕组第二线圈m2所插入的定子槽为所述大定子槽，其余定子槽为所述小定子槽；当32≤Q≤40槽时，所述主绕组第一线圈m1、主绕组第二线圈m2和主绕组第三线圈m3所插入的定子槽为所述大定子槽，其余定子槽设置为所述小定子槽；当44≤Q≤52槽时，所述主绕组第一线圈m1、主绕组第二线圈m2、主绕组第三线圈m3和主绕组第四线圈m4所插入的定子槽为所述大定子槽，其余定子槽为所述小定子槽。

在本发明实施例中，所述定子铁芯的外周部设有与所述小定子槽对应的多个直线切口，从而避免磁通密度饱和，防止定子铁芯铜损和铁损的增加，实现了高效率的单相感应电动机。

为达到上述目的，本发明另一方面的实施例提出了一种密封式压缩机，包括所述的单相感应电动机。

根据本发明实施例的密封式压缩机，与相关技术中，例如具有采用正弦绕组方式的感应电动机的压缩机相比，该密封式压缩机中的单相感应电动机能够借助3次谐波转矩提升电动机在转速0～N/3下的起动转矩，同时削弱5、7谐波转矩以减少对电动机在转速0～N/3下的起动转矩恶化的影响，由此提高了主绕组和辅助绕组的基波绕组系数，同时提高定子绕组的利用率，实现了高效率高起动性能的单相感应电动机，从而实现了高效率高起动性能的密封式压缩机。

附图说明

图1为相关技术中的单相感应电动机基波及3次谐波、5次谐波和7次谐波生成的起动转矩与转速的曲线示意图；

图2为根据本发明一个实施例的单相感应电动机的定子的横截面示意图；

图3为根据本发明一个实施例的单相感应电动机的定子槽S1～S12上的主绕组与辅助绕组的各段线圈的配置示意图；

图4根据本发明一个优选实施例的单相感应电动机和相关技术中的单相感应电动机的转速从0变化至稳定运行转速的起动转矩与转速的测试曲线示意图；

图5为根据本发明另一个实施例的单相感应电动机的定子的横截面示意图；以及

图6为根据本发明实施例的密封式压缩机的方框示意图。

附图标记：

定子铁芯1、主绕组2、辅助绕组3、大定子槽4、小定子槽5、定子齿6、磁芯背部7、定子槽S1～S24、辅助绕组磁极31、主绕组磁极21、4个直线切口2a～2d、6个直线切口2a～2f、密封式压缩机100、单相感应电动机101。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面在描述根据本发明实施例提出的单相感应电动机和密封式压缩机之前，先来简单介绍一下相关技术中的单相感应电动机。

目前，2极绕线的单相感应电动机在定速压缩机中被大量地采用，其包括由多张钢板层叠构成的定子铁芯、在定子铁芯的定子槽内以同心绕线方式插入配置的主绕组和辅助绕组和铸铝或铸铜的笼型转子，具有自起动的能力。

相关技术中，单相感应电动机在转速从0变化至稳定运行转速的起动过程中，电动机输出的机械转矩是由基波磁场和各次谐波磁场共同生成的合成转矩。并且，由于绕组联接的特殊性，单相感应电动机气隙磁场的谐波含量较丰富，特别是幅值较大的3次谐波、5次谐波和7次谐波。上述谐波磁场生成的谐波转矩使得电动机的起动转矩发生畸变，在特定的转速下，造成电动机的起动转矩小于压缩机的负载力矩，从而带来压缩机起动困难的问题。

为解决以上的问题，相关技术中，通常采用正弦绕组方式来改善电动机的起动特性。但正弦绕组方式存在的缺点是定子绕组的基波绕组的系数不高，从而造成定子绕组的利用率低，并存在电动机效率低的问题。此外，由于正弦绕组结构要求每一极的各段线圈的匝数需要严格地按照正弦规律排列，这样，在电动机的实际应用中，需要配置多种尺寸大小不一的定子槽，带来了制造上的困难，因而，为满足机器设备自动绕线的要求，电动机的定子绕组只能设计成类似的正弦绕组结构，由此生成的谐波转矩会对电动机的起动带来不利。

而根据图1所示的单相感应电动机的起动转矩与转速的曲线示意图，可以知道：基波转矩1’是提供给电动机的主要转矩；3次谐波转矩2’在电动机转速0～n/3时增强起动转矩，超过n/3转速时削弱起动转矩；5次谐波转矩3’在电动机转速0～n时均削弱起动转矩；7次谐波转矩4’在电动机转速0～n/7时幅值增强起动转矩，超过n/7转速时削弱起动转矩。其中，曲线1’为基波磁场生成的基波转矩，曲线2’、3’、4’分别3次谐波、5次谐波和7次谐波磁场生成的谐波转矩。

鉴于以上3次谐波转矩2’、5次谐波转矩3’和7次谐波转矩4’的特点，本发明提出了一种新的单相感应电动机和具有该单相感应电动机的密封式压缩机，通过设置主绕组每一极的多段线圈包含的匝数，从而借助3次谐波转矩提升电动机转速0～n/3下的起动转矩，同时尽量的削弱5、7次谐波转矩，减少它们对电动机0～n/3转速下起动转矩恶化的影响。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的单相感应电动机以及具有该单相感应电动机的密封式压缩机。

图2为根据本发明实施例的单相感应电动机的定子的横截面示意图。如图2所示，该单相感应电动机包括定子铁芯1、主绕组2和辅助绕组3。其中，定子铁芯1上设有定子槽，定子槽数可以为4的整数倍，定子槽包括大定子槽4和小定子槽5，大定子槽4在定子铁芯1的径向上的深度大于小定子槽5在定子铁芯1的径向上的深度。具体地，定子铁芯1可以由厚度为0.1～1.5mm的电磁钢板冲裁成规定的形状，沿轴向层叠，并通过铆接和焊接等方式固定起来而制成。定子铁芯1上设有定子槽，定子槽数可以为24个即定子槽S1～S24，其中，大定子槽4可以为8个，小定子槽5可以为16个，并且如图2所示，可以按以下方式设置定子槽S1～S24，首先是大定子槽4连续设置4个，例如S11、S12、S13、S14，其次是小定子槽5连续设置8个，例如S15～S22，进而是大定子槽4连续设置4个，例如S23、S24、S1、S2，最后是小定子槽5连续设置8个，例如S3～S10。

如图2所示，主绕组2可为单相2极且以同心方式绕线，主绕组2被插入到大定子槽4和/或小定子槽5内；辅助绕组3可为单相2极且同心方式绕线，辅助绕组3被插入到小定子槽5内且相对于主绕组2沿定子铁芯的周向偏置90度。并且，主绕组2和辅助绕组3的每一极均由以同心方式绕线的多段线圈组成，其中，与现有技术，例如采用正弦绕组方式的感应电动机相比，主绕组2的每一极的多段线圈的匝数配置成增大主绕组2的3次谐波含量且减小主绕组2的5次谐波含量和7次谐波含量。当然，在定子槽内可以插入有用于确保绕组与定子铁芯1之间绝缘的绝缘材料。

进一步地，如图2所示，辅助绕组3限定出将定子铁芯1分为彼此对称的两部分的辅助绕组磁极31，主绕组2的一极的多段线圈插入到位于辅助绕组磁极31一侧的定子槽S1～S12内，主绕组2的另外一极的多段线圈位于插入到辅助绕组磁极31的另一侧的定子槽S13～S24内。即言，定子铁芯1可由辅助绕组磁极31分割为对称的两部分，主绕组2的一极以同心绕线方式被插入到辅助绕组磁极31一侧的定子槽S1～S4、S9～S12内，主绕组2的另外一极以同心绕线方式被插入到辅助绕组磁极31的另一侧的定子槽S13～S16、S21～S24内。而通过在主绕组2的一极和与其对称配置的另一极上流过电流，从而生成主绕组磁极21，其方向为箭头所示的方向。由于主绕组2流过的是交流电，所以主绕组磁极21的矢量依据交流进行变化。

这样，主绕组2限定出将定子铁芯1分为彼此对称的两部分且与辅助绕组磁极31正交的主绕组磁极21，辅助绕组3的一极的多段线圈插入到位于主绕组磁极21一侧的定子槽内，辅助绕组3的另外一极的多段线圈插入到位于主绕组磁极21的另一侧的定子槽内。即言，定子铁芯1也可由主绕组磁极21分割为对称的两部分，辅助绕组3的一极以同心绕线方式被插入到主绕组磁极21一侧的定子槽S7～S10、S15～S18内，辅助绕组3的另外一极以同心绕线方式被插入到主绕组磁极21的另一侧的定子槽S19～S22、S3～S6内。通过通过在辅助绕组3的一极和与其对称配置的另一极上流过电流，从而生成辅助绕组磁极31，其与主绕组磁极21在机械角度90度旋转方向上错开。由于辅助绕组3上流过的电流也是交流，所以辅助绕组磁极31的矢量也依据其进行变化。并且由于辅助绕组3上流过的电流比主绕组2上流过的电流相位超前，所以由此生成的旋转磁场的方向为逆时针方向。

另外，如图2所示，定子铁芯1的外周设有与小定子槽5对应的多个直线切口例如4个直线切口2a～2d。具体而言，在定子槽的外侧具有作为磁路的磁芯背部7，在磁芯背部7的外周侧，即定子铁芯1的包含小定子槽5的外周面上，设置4处将外周圆形状切成大致直线状的多个直线切口2a～2d，包含上述切口的直线具有轴对称的四边形，之所以这样设置4个直线切口2a～2d，是为了保证定子铁芯1具有良好下料形状，而且，在密封式压缩机中使用图2所示的定子的单相感应电动机时，可将定子通过热套的方式装在密封式压缩机的圆筒状的密封容器上，所以为了在定子与密封容器之间确保冷媒的通路及保证冷冻机油的回油，设置多个直线切口是必需的。

借助于定子所生成的旋转磁场，磁芯背部7的磁通密度尤其在2极的旋转磁场中有变高的倾向，若磁通密度变得过高或饱和则不仅铁芯背部7中的铁损增加，而且为了产生单位转矩所必要的在主绕组2及辅助绕组3上流过的电流将会增加，即言，因为磁通密度变得过高或饱和，流过铁芯的磁通并由此带来的对铁芯的激磁电流损耗增加，电流增大，铜损也会增加，单相电动机的效率将会恶化。通过将大致直线状的4个直线切口2a～2d全部配置在包含16个小定子槽5的外周侧，从而确保包含大定子槽4所对应的磁芯背部7的截面积，以使磁通密度不会饱和，使磁通密度缓和，这样就能够防止铁损和铜损的增加，得到高效率的单相感应电动机。

进一步地，如图2所示，主绕组2的每一极由m段线圈组成，m段线圈中的每段线圈的两侧分别被插入到相对于主绕组磁极21对称的两个定子槽内，例如定子槽S1和S12内，每段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从m段线圈的最外侧到最里侧，即从定子槽S1向定子槽S2方向，或者从定子槽S24向定子槽S23方向，依次为Ym1、Ym2、…、Ymm，其中Q/2＞Ym1＞Ym2＞…＞Ymm，其中Q为定子槽数。

并且，辅助绕组3的每一极由n段线圈组成，n段线圈中的每段线圈的两侧分别被插入到相对于辅助绕组磁极31对称的两个定子槽内例如定子槽S7和S18内，每段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从n段线圈的最外侧到最里侧，即从定子槽S7向定子槽S8方向，或者从定子槽S6向定子槽S5方向，依次为Ya1、Ya2、…、Yan，其中Q/2＞Ya1＞Ya2＞…＞Yan，其中Q为定子槽数。

并且，主绕组2的m段线圈根据各段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从最外侧到最里侧依次称为主绕组第一线圈m1、主绕组第二线圈m2、…、主绕组第m线圈mm；主绕组2的m段线圈包含的匝数从主绕组第一线圈m1至主绕组第m线圈mm依次为M1、M2、…、Mm，其中M1≧M2≧…≧Mm。

并且，辅助绕组3的n段线圈根据各段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从最外侧到最里侧依次称为辅助绕组第一线圈a1、辅助绕组第二线圈a2、…、辅助绕组第n线圈an；辅助绕组3的n段线圈包含的匝数从辅助绕组第一线圈a1至辅助绕组第n线圈an依次为A1、A2、…、An，其中A1≧A2≧…≧An。

由此，提高了主绕组和辅助绕组的基波绕组系数，同时提高定子绕组的利用率，提高了单相感应电动机的效率。

在本发明的一个实施例中，定子槽数为Q个，当16≤Q≤20时，主绕组2的每一极的m段线圈的段数满足：Q/4-2≤m≤Q/4-1，辅助绕组3的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-2≤n≤Q/4-1；当24≤Q≤28时，主绕组2的每一极的m段线圈的段数满足：4≤m≤Q/4-1，辅助绕组3的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-3≤n≤Q/4-2；当32≤Q≤40时，主绕组2的每一极的m段线圈的段数满足：5≤m≤Q/4-1，辅助绕组3的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-4≤n≤Q/4-3；当44≤Q≤52时，主绕组2的每一极的m段线圈的段数满足：5≤m≤Q/4-1，辅助绕组3的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-5≤n≤Q/4-4。

并且，定子槽数为Q，当16≤Q≤20槽时，主绕组2第一线圈m1所插入的定子槽为大定子槽4，定子槽为所述小定子槽5；当24≤Q≤28槽时，主绕组2第一线圈m1和主绕组第二线圈m2所插入的定子槽为大定子槽4，其余定子槽为小定子槽5；当32≤Q≤40槽时，主绕组2第一线圈m1、主绕组第二线圈m2和主绕组第三线圈m3所插入的定子槽为大定子槽4，定子槽设置为小定子槽5；当44≤Q≤52槽时，主绕组2第一线圈m1、主绕组第二线圈m2、主绕组第三线圈m3和主绕组第四线圈m4所插入的定子槽为大定子槽4，其余定子槽为4小定子槽5。

在本发明的一个示例中，当Q=24时，主绕组2的每一极的m段线圈的段数满足：4≤m≤5，辅助绕组3的每一极的n段线圈的段数满足：3≤n≤4。主绕组2第一线圈m1和主绕组第二线圈m2所插入的定子槽为大定子槽4，其余定子槽为小定子槽5。

在本发明的一个实施例中，如图2和图3所示，主绕组2可以由4段同心绕线方式的线圈m1～m4组成，每段线圈的两侧依次被插入到相对于主绕组磁极21对称的两个定子槽内。例如，主绕组2最外侧的第一线圈m1被插入到S1与S12内、S13与S24内，第二线圈m2被插入到S2与S11内、S14与S23内，第三线圈m3被插入到S3与S10内、S15与S22内，最里侧的第四线圈m4被插入到S4与S9内、S16与S21内。主绕组2的第一线圈至第四线圈m1～m4的每段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿6的数目从主绕组2的每一极的各段线圈的最外侧的第一线圈m1到最里侧的第四线圈m4依次为Ym1、Ym2、Ym3、Ym4，并满足（定子槽数Q的一半=12）＞Ym1＞Ym2＞Ym3＞Ym4，其中，Ym1=11、Ym2=9、Ym3=7、Ym4=5。

如图2和图3所示，辅助绕组3可由4段同心绕线方式的线圈a1～a4组成，每段线圈的两侧依次被插入到相对于辅助绕组磁极31对称的两个定子槽内。例如，辅助绕组3最外侧的第一线圈a1被插入到S7与S18内、S6与S19内，第二线圈a2被插入到S8与S17内、S5与S20内，第三线圈a3被插入到S9与S16内、S4与S21内，最里侧的第四线圈a4被插入到S10与S15内、S3与S22内。辅助绕组3的第一线圈至第四线圈a1～a4的每段线圈所插入的两个定子槽包含的定子齿数从辅助绕组3的每一极的各段线圈的最外侧的第一线圈a1到最里侧的第四线圈a4依次为Ya1、Ya2、Ya3、Ya4，并满足（定子槽数Q的一半=12）＞Ya1＞Ya2＞Ya3＞Ya4，其中，Ya1=11、Ya2=9、Ya3=7、Ya4=5。

另外，在主绕组2可以由4段同心绕线方式的线圈m1～m4组成，辅助绕组3可由4段同心绕线方式的线圈a1～a4组成的情况下，以定子槽S1～S12为例，其上所插入的主绕组2和辅助绕组3的各段线圈包含的匝数如表1所示：

表1

需要说明的是，表中标记为“○”的部分表示空即无线圈，以下情况也如是。主绕组2的第一线圈至第四线圈m1～m4的匝数分别为M1、M2、M3及M4，辅助绕组第一线圈至第四线圈a1～a4的匝数分别为A1、A2、A3及A4。

为便于描述，本发明的实施例进行以下关系式的定义与阐述，其中，需要说明的是，在本发明实施例中仅考虑主绕组2上的3次谐波、5次谐波和7次谐波产生的影响，这是由于电动机转速从0逐步变化至稳定运行转速的过程中，电动机输出的机械转矩是由基波磁场和各次谐波磁场生成的合成转矩。并且，由于绕组联接的特殊性，上述电动机的气隙磁场谐波含量较丰富，影响最大的是谐波幅值较大的3次谐波、5次谐波和7次谐波。故在本发明实施例中，在保证谐波转矩对电动机起动转矩影响效果在工程误差允许范围内的条件下，只考虑3次谐波转矩、5次谐波转矩和7次谐波转矩，而省略其他次数更髙的谐波转矩。

而且，电动机在起动过程中，旋转磁场主要由主绕组2提供，各次谐波磁场也主要由主绕组2生成，进一步地，在本发明实施例中，只考虑主绕组2上的各次谐波影响，而忽略辅助绕组3上各次谐波影响。因而，在本发明实施例中，可以这样认为，谐波转矩主要由主绕组2生成，上述电动机各次谐波磁场生成的谐波转矩可通过主绕组2上3次谐波、5次谐波和7次谐波含量来表征。

具体地，定义v为谐波的次数，其中v=3、5、7,且v=1时代表基波；主绕组2每一极的每段线圈作用产生的各次谐波的有效匝数因子分别为Xv1、Xv2、…Xvm，其中，主绕组2各次谐波含量Hmv定义为每一极的该次谐波产生的总计有效匝数（Xv1×M1+Xv2×M2+…+Xvm×Mm）与基波产生的总计有效匝数（X11×M1+X12×M2+…+X1m×Mm）和该次谐波次数v的比值的绝对值：

$\mathrm{Hmv}=\left|\frac{(\mathrm{Xv}1\×M1+\mathrm{Xv}2\×M2+...+\mathrm{Xvm}\×\mathrm{Mm})}{(X11\×M1+X12\×M2+...+X1m\×\mathrm{Mm})\×v}\right|---\left(1\right)$

在一个实施例中，主绕组2的每一极包含4段线圈，则主绕组2的每一极的第一至第四线圈m1～m4的基波产生的有效匝数因子分别为X11、X12、X13、X14，那么，基波产生的总计有效匝数可以为：

其中，Q为定子槽数。

这样，在一个示例中，当Q=24，Ym1=11，Ym2=9，Ym3=7，Ym4=5时，主绕组2的每一极的第一至第四线圈m1～m4的基波产生的总计有效匝数为：

X11×M1+X12×M2+X13×M3+X14×M4（2）

≈0.9914M1+0.9239M2+0.7934M3+0.6088M4

同样地，主绕组2的每一极的第一至第四线圈m1～m4的3次谐波产生的总计有效匝数可以为：

同样地，主绕组2的每一极的第一至第四线圈m1～m4的5次谐波产生的总计有效匝数可以为：

同样地，主绕组2的每一极的第一至第四线圈m1～m4的7次谐波产生的总计有效匝数可以为：

由此，主绕组2的3次谐波含量Hm3可以为：

$\mathrm{Hm}3=\frac{X31\×M1+X32\×M2+X33\×M3+X34\×M4}{(X11\×M1+X12\×M2+X13\×M3+X14\×M4)\×3}$

主绕组2的5次谐波含量Hm5可以为：

$\mathrm{Hm}5=\frac{X51\×M1+X52\×M2+X53\×M3+X54\×M4}{(X11\×M1+X12\×M2+X13\×M3+X14\×M4)\×5}$

主绕组2的7次谐波含量Hm7可以为：

$\mathrm{Hm}7=\frac{X71\×M1+X72\×M2+X73\×M3+X74\×M4}{(X11\×M1+X12\×M2+X13\×M3+X14\×M4)\×7}$

这样，由公式（2）可知，主绕组2及辅助绕组3每一极的基波产生的各段线圈的有效匝数因子满足：X11＞X12＞X13＞X14，所以，为使得主绕组2及辅助绕组3均具备幅值大的基波绕组系数，进而提高定子绕组的利用率，获得高效率的单相感应电动机，主绕组2与辅助绕组3的每一极的各段线圈的匝数需满足以下关系：M1≧M2≧M3≧M4；A1≧A2≧A3≧A4。

另外，主绕组2各次谐波含量Hmv也可以定义为每一极的该次谐波的绕组系数Kmv与基波绕组系数Km1和该次谐波次数v的比值的绝对值：

$\mathrm{Hmv}=\left|\frac{\mathrm{Kmv}}{v\×\mathrm{Km}1}\right|\×100\%---\left(4\right)$

其中，主绕组2的基波绕组系数Km1可定义为主绕组2每一极的m段线圈的基波的总计有效匝数（X11×M1+X12×M2+…+X1m×Mm）与主绕组2每一极的m段线圈的总计实际匝数（M1+M2+…+Mm）的比率，也即：Km1=（X11×M1+X12×M2+…+X1m×Mm）/（M1+M2+…+Mm）；主绕组2的各次谐波绕组系数Kmv可定义为主绕组2每一极的m段线圈的总计有效匝数（Xv1×M1+Xv2×M2+…+Xvm×Mm）与主绕组2每一极的m段线圈的总计实际匝数（M1+M2+…+Mm）的比率，也即：Kmv=（Xv1×M1+Xv2×M2+…+Xvm×Mm）/（M1+M2+…+Mm）。

同样地，辅助绕组3的基波绕组系数Ka1可定义为辅助绕组3的每一极的n段线圈的基波的总计有效匝数（X11×A1+X12×A2+…+X1n×An）与辅助绕组3的每一极的n段线圈的总计实际匝数（A1+A2+…+An）的比率，也即：Ka1=（X11×A1+X12×A2+…+X1n×An）/（A1+A2+…+An）。

这样，主绕组2的每一极的第一至第四线圈m1～m4的基波绕组系数Km1为：

$\mathrm{Km}1=\frac{X11\×M1+X12\×M2+X13\×M3+X14\×M4}{(M1+M2+M3+M4)}---\left(5\right)$

辅助绕组3的每一极的第一至第四线圈a1～a4的基波绕组系数Ka1为：

$\mathrm{Ka}1=\frac{X11\×A1+X12\×A2+X13\×A3+X14\×A4}{(A1+A2+A3+A4)}---\left(6\right)$

另外，主绕组2的每一极的m段线圈包含的匝数设置成使得主绕组2的3次谐波含量Hm3、5次谐波含量Hm5和7次谐波含量Hm7满足以下关系式：

5%≤Hm3≤25%，Hm5≤2%，Hm7≤2%。

从而，适当的控制3次谐波含量的下限值，使得主绕组的3次谐波含量大,5次谐波和7次谐波含量小；并适当的控制3次谐波含量的上限值，保证只要3次谐波含量不大于25%就不至于使电动机起动转矩在转速超过n/3时发生恶化。

在一个优选实施例中，如下表2所示，设置主绕组2的每一极的第一线圈至第四线圈m1～m4的匝数M1～M4分别为：M1=51匝、M2=51匝、M3=17匝、M4=8匝；设置辅助绕组3的每一极的第一线圈至第四线圈a1～a4的匝数A1～A4分别为：A1=45匝、M2=45匝、M3=29匝、M4=19匝。

表2

并且，根据表2可知，主绕组2的每一极的第一线圈至第四线圈m1～m4的总匝数为127，根据公式（2），主绕组2的每一极的基波的总有效匝数为116；而辅助绕组3的每一极的第一线圈至第四线圈a1～a4的总匝数为138，总有效匝数为121。其中，总有效匝数为用于产生一定的气隙磁场所需的匝数。

而在保证主绕组2及辅助绕组3的每一极的总有效匝数与相关技术中的正弦绕组方式的主绕组及辅助绕组的每一极的总有效匝数大致相同的情况下，相关技术中的正弦绕组方式，主绕组及辅助绕组的每一极的第一线圈至第四线圈的匝数如下表3所示：

表3

由此，根据公式（5）和公式（6），可获得本发明实施例的主绕组2的基波绕组系数为0.9137和辅助绕组3的基波绕组系数为0.8751；相关技术中，主绕组及辅助绕组的总匝数分别为137和141，以及基波绕组系数分别为0.8542和0.8527。具体如下表4所示：

表4

根据上表4可知，本发明实施例的主绕组2及辅助绕组3的基波绕组系数高于相关技术中正弦绕组方式的基波绕组系数，并且，本发明实施例的主绕组2及辅助绕组3的每一极的总匝数要少于相关技术中正弦绕组方式，进而提升了定子绕组利用率，从而在定子槽尺寸一致的情况下，本实施例的定子槽内较相关技术可插入更多匝数的线圈，由此获得高效率的单相感应电动机。

这样，根据表2、表3和公式（1），可获得主绕组2的3次谐波、5次谐波和7次谐波含量，如下表5所示：

表5

其中，本发明实施例的主绕组2的3次谐波、5次谐波和7次谐波含量分别为：Hm3=15.2%、Hm5=0.5%、Hm7=1.3%，而相关技术中的正弦绕组方式的主绕组的3次谐波、5次谐波和7次谐波含量分别为：4.5%、3.2%、1.2%，从而可以看出，本发明实施例可以增大3次谐波含量且减小5、7次谐波含量。

在一个具体实施例，供给电动机交流电的频率为50Hz，电动机额定运行转速n为3000rpm，依据表2、表3中所示配置主绕组2与辅助绕组3的线圈匝数，获得如图4所示的电动机转速从0变化至稳定运行转速的起动转矩与转速的测试曲线示意图，其中，实线表示本发明一个优选实施例的电动机起动转矩随转速变化的曲线，虚线表示相关技术中正弦绕组方式的电动机起动转矩随转速变化的曲线。由图4可知，本发明实施例的电动机转速为0～n/3时本发明实施例的起动转矩高于相关技术中正弦绕组方式。这是因为如表5中所示主绕组2的3次谐波含量较高，5、7次谐波含量较低，这样借助3次谐波转矩提高转速0～n/3下的起动转矩，同时较好的削弱了5、7次谐波转矩带来的起动转矩恶化的影响。总体来看，本发明实施例的电动机起动性能优于相关技术的正弦绕组方式的起动性能。

进一步地，根据公式（3），主绕组2的第一线圈m1与第二线圈m2由3次谐波生成的有效匝数分别为X31×M1=-0.9239×M1与X32×M2=-0.3827×M2；主绕组2的第三线圈m3与第四线圈m4由3次谐波生成的有效匝数X33×M3=0.9239×M3与X34×M4=0.3827×M3，这样，为使主绕组2的3次谐波含量大，主绕组2的各段线圈的线圈匝数需配置成满足以下的关系式：0.9239M1+0.3827M2≧0.3827M3+0.9239M4。

在一个优选实施例中，依据表2配置主绕组2与辅助绕组3的线圈匝数，主绕组2的第一线圈m1与第二线圈m2由3次谐波生成的有效匝数分别为X31×M1=（-0.9239×51）与X32×M2=（-0.3827×51）均为负数，主绕组2的第三线圈m3与第四线圈m4由3次谐波生成的有效匝数X33×M3=（0.9239×17）与X34×M4=（0.3827×8）均为正数，则可以使得主绕组2的3次谐波含量大。

这样，主绕组2的每一极的第一线圈m1与第二线圈m2的3次谐波生成的有效匝数（X31×M1+X32×M2）的绝对值，大大多于第三线圈和第四线圈的3次谐波生成的有效匝数（X33×M3+X34×M4）的绝对值。也就是说，主绕组2的第一线圈m1与第二线圈m2的总线圈占有的截面积要大大的多于主绕组2的第三线圈m3与第四线圈m4的总线圈占有的截面积。

所以，如图2及图3所示，为满足线圈m1与线圈m2可顺利的插入到相应的定子槽内，插入有主绕组7的第一线圈m1的定子槽S1与S12、S13与S24及插入有第二线圈m2的定子槽S2与S11、S14与S23设置为大定子槽4，插入有主绕组7的第三线圈m3的定子槽S3与S10、S15与S22及插入有第四线圈m4的定子槽S4与S9、S16与S21设置为径向深度比大定子槽4浅的小定子槽5。通过调整大定子槽4相对于小定子槽5在径向上的深度，从而可根据线圈m1与线圈m2的匝数及绕线线径，获得恰当的容纳线圈m1、线圈m2的定子槽空间。

另外，插入有辅助绕组3的第一线圈a1的定子槽S7与S18、S6与S19及插入有第二线圈a2的定子槽S8与S17、S5与S20也设置为小定子槽5，这是因为电动机在大部分的工况下，流过主绕组2上的电流幅值要大于流过辅助绕组3上的电流幅值，而为保证主绕组2上线圈的电流密度满足要求，以保证电动机在恶劣工况时安全可靠的运转，主绕组2上各段线圈的线径通常配置成大于辅助绕组8上各段线圈的线径。因此，综合考虑，辅助绕组3的每一极的n段线圈总计截面积要少于主绕组2的每一极的m段线圈总计截面积，由此上述定子槽设置为小定子槽5。

而且，在本发明的一个实施例中，主绕组2的每一极均由4段线圈组成，辅助绕组3的每一极均由4段线圈组成，这样主绕组2的每一极均有2段线圈与辅助绕组3的2段线圈的两侧同时被插入到定子槽S3～S4、S9～S10中，也就是说主绕组2的每一极的各段线圈与辅助绕组3的每一极的各段线圈有一部分线圈被插入到相同的定子槽内，这样做一方面是为了产生大的3次谐波含量，即需满足每极的主绕组插入大定子槽4的线圈合计生成的3次谐波有效匝数需配置的大大多于其它的线圈例如插入小定子槽5的线圈合计生成的3次谐波有效匝数，这样仅插入小定子槽的主绕组线圈不能完全填满定子槽的空间，带来定子槽空间的浪费。另一方面主绕组2的5、7次谐波含量的削弱也需要通过匹配每极的被插入大定子槽4的主绕组线圈各自的匝数与每极的被插入到小定子槽5的主绕组线圈各自的匝数的数量差异来实现。

需要说明的是，本发明的一个实施例仅就定子槽数是24定子槽、主绕组2每一极的线圈段数为4、辅助绕组3每一极的线圈段数为4的情况进行了描述，但上述实施例为一个优选实施例，不对本发明构成限制，也可以为其他的组合，只要依照本发明中所阐述的方法设置定子槽的数目、尺寸及主绕组与辅助绕组的每一极的线圈段数、各段线圈的匝数，则可获得同样的效果。

具体地，在插入大定子槽的线圈段数m固定的情况下，其中，插入大定子槽4的线圈段数由定子槽的数目Q决定，可通过增加每一极的小定子槽5中所插入的主绕组的段数而将更多的主绕组的每一极的线圈匝数转移到小定子槽5内，适当的控制3次谐波含量的上限值，并且，保证3次谐波含量不大于25%，就不至于使电动机起动转矩在转速超过n/3时发生恶化。或者也可通过减少每一极的小定子槽5中所插入的主绕组的段数m而将主绕组的每一极的各段线圈的匝数转移到大定子槽4内，适当的控制3次谐波含量的下限值，进而使得主绕组2的3次谐波含量大。

在本发明的另一个实施例中，如图5所示，定子槽的数目Q为24，辅助绕组3仍由4段同心绕线方式的线圈组成，而主绕组2由5段同心绕线方式的线圈组成，每段线圈的两侧依次被插入到相对于主绕组磁极21对称的两个定子槽内。例如，主绕组2最外侧的第一线圈m1被插入到S1与S12内、S13与S24内，第二线圈m2被插入到S2与S11内、S14与S23内，第三线圈m3被插入到S3与S10内、S15与S22内，第四线圈m4被插入到S4与S9内、S16与S21内，最里侧的第五线圈m5被插入到S5与S8内、S17与S20内。从而主绕组2的第1至第5线圈m1～m5两侧所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数分别为：Ym1=11、Ym2=9、Ym3=7、Ym4=5、Ym5=3。

另外，以定子槽S1～S12为例，主绕组2和辅助绕组3上所插入的各段线圈包含的匝数如下表6所示：

表6

进一步地，根据公式（4），主绕组2的基波绕组系数可以为：Km1=（X11×M1+X12×M2+X13×M3+X14×M4+X15×M5）/（M1+M2+M3+M4+M5）。根据公式（1）或者公式（4），主绕组2的3次谐波、5次谐波和7次谐波含量Hmv为：

$\mathrm{Hmv}=\left|\frac{(\mathrm{Xv}1\×M1+\mathrm{Xv}2\×M2+\mathrm{Xv}3\×M3+\mathrm{Xv}4\×M4+\mathrm{Xv}5\×M5)}{(X11\×M1+X21\×M2+X31\×M3+X41\×M4+X51\×M5)\×v}\right|$

其中，v=3，5，7。

为了使得主绕组2及辅助绕组3均具有幅值大的基波绕组系数，主绕组2与辅助绕组3上的各段线圈的匝数具有以下的关系：M1≧M2≧M3≧M4≧M5；A1≧A2≧A3≧A4。

另外，为了使得主绕组2获得较大的3次谐波含量Hm3，主绕组2的每一极的第一线圈m1与第二线圈m2的3次谐波生成的有效匝数（X31×M1+X32×M2）的绝对值需配置的大大多于余下三个线圈m3～m5的3次谐波生成的有效匝数（X33×M3+X34×M4+X35×M5）的绝对值，这样，主绕组2的第一线圈m1与第二线圈m2的总截面积需配置的高于主绕组2的第三线圈m3、第四线圈m4及第五线圈m5的总截面积。

所以，如图5所示，插入有主绕组2的第一线圈m1的定子槽S1与S12、S13与S24及插入有第二线圈m2的定子槽S2与S11、S14与S23设置为大定子槽4，插入有主绕组2的第三线圈m3的定子槽S3与S10、S15与S22、插入有第四线圈m4的定子槽S4与S9、S16与S21及插入有第五线圈m5的定子槽S5与S8、S17与S20设置为小定子槽5。

由此，主绕组2的每一极的线圈段数由4段变更为5段，将主绕组2插入大定子槽中的匝数转移一部分到小定子槽内，实现了3次谐波含量的有效管控。这样，可取得与主绕组2每一极的线圈段数为4段的大致相同的电动机起动特性。

具体地，如表7所示，主绕组2的每极的线圈段数由4段变更为5段，设置主绕组2的每一极的第一线圈至第五线圈m1～m5的匝数M1～M5分别为：M1=59匝、M2=59匝、M3=35匝、M4=20匝、M5=13匝；设置辅助组3的每一极的第一线圈至第4线圈a1～a5的匝数A1～A5分别为：A1=66匝、A2=49匝、A3=29匝、A4=15匝。

表7

并且，根据表7可知，主绕组2的每一极的第一线圈至第五线圈m1～m5的总匝数为186，主绕组2的每一极的基波的总有效匝数为158；而辅助绕组3的每一极的第一线圈至第五线圈a1～a5的总匝数为159，有效匝数为143。

在保证主绕组2及辅助绕组3的每一极的总计有效匝数与相关技术中的正弦绕组方式的主绕组及辅助绕组的每一极的总计有效匝数大致相同的情况下，相关技术中的正弦绕组方式，主绕组及辅助绕组的每一极的第一线圈至第五线圈的匝数如表8所示。

表8

由此，根据公式（5）和公式（6），可获得本发明实施例的主绕组2的基波绕组系数为0.9137和辅助绕组3的基波绕组系数为0.8751。相关技术中，主绕组及辅助绕组的总匝数分别为196和167，以及基波绕组系数分别为0.8075和0.8543。具体如下表9所示：

表9

这样，根据表9可知，本发明实施例的主绕组2及辅助绕组3的基波绕组系数高于相关技术中正弦绕组方式的基波绕组系数，并且，本发明实施例的主绕组2及辅助绕组3的每一极的总匝数要少于相关技术中正弦绕组方式，进而提升了定子绕组利用率，从而在定子槽尺寸一致的情况下，本实施例的定子槽内较相关技术可插入更多匝数的线圈，由此获得高效率的单相感应电动机。

这样，根据表7、表8和公式（1），可获得主绕组2的3次谐波、5次谐波和7次谐波含量，如表10所示：

表10

其中，本发明实施例的主绕组2的3次谐波、5次谐波和7次谐波含量分别为：Hm3=7.0%、Hm5=0.1%、Hm7=0.8%，而相关技术中的正弦绕组方式的主绕组的3次谐波、5次谐波和7次谐波含量分别为：0.8%、0.5%、0.8%，从而可以看出，本发明实施例可以增大3次谐波含量且减小5、7次谐波含量。

此外，如图5所示，定子铁芯1的外周部设有与小定子槽5对应的多个直线切口例如6个直线切口2a～2f。具体而言，在定子槽的外侧形成有作为磁路的磁芯背部7。在定子铁芯1的外周部，即定子铁芯1的包含小定子槽5的外周侧，设置6处将外周圆形状切成大致直线状的多个直线切口2a～2f，包含上述切口的直线构成具有轴对称的六边形，其中切口2a、2d位于正对主绕组磁极21的两侧错开机械角上180度的位置处，以保证定子铁芯1具备良好的下料形状。

并且，通过将大致直线状的多个直线切口分散在6处，进而切口被分散，则与密封式压缩机的圆筒状的密封容器的接触面积就减少，同时接触部位增加，传达定子上发生的电磁振动的能量就被分散，而能够获得低振动及低噪声的单相感应电动机，特别是在2极的单相感应电动机中，由于定子所生成的磁场为相对于圆形旋转磁场歪斜了的椭圆磁场所以有电磁噪声增加的倾向，因此，主绕组2的每一极的线圈段数为5段的单相感应电动机与主绕组2的每一极的线圈段数为4段的单相感应电动机相比能够取得更好的效果。

根据本发明实施例的单相感应电动机，主绕组为单相2极且以同心方式绕线，并插入到大定子槽和/或小定子槽内，辅助绕组也为单相2极且同心方式绕线，并插入到小定子槽内且相对于主绕组沿定子铁芯的周向偏置90度，而且主绕组和辅助绕组的每一极均由以同心方式绕线的多段线圈组成，并将主绕组的每一极的多段线圈的匝数配置成增大主绕组的3次谐波含量且减小主绕组的5次谐波含量和7次谐波含量，这样，与相关技术中，例如采用正弦绕组方式的感应电动机相比，通过配置主绕组的每一极的多段线圈的匝数来获得与相关技术中的3次谐波含量的幅值相比增大的3次谐波含量，从而借助3次谐波转矩提升电动机在转速0～N/3下的起动转矩，同时获得与相关技术中的5、7次谐波含量的幅值相比减小的5、7次谐波含量，进而削弱5、7谐波转矩以减少对电动机在转速0～N/3下的起动转矩恶化的影响，由此提高了主绕组和辅助绕组的基波绕组系数，同时提高定子绕组的利用率，实现了高效率高起动性能的单相感应电动机。并适当的控制3次谐波含量的上限值，保证只要3次谐波含量不大于25%就不至于使电动机起动转矩在转速超过n/3时发生恶化。另外，在定子铁芯的外周部设有与小定子槽对应的多个直线切口，从而避免磁通密度饱和，防止定子铁芯铜损和铁损的增加，实现了高效率的单相感应电动机。

图6为根据本发发明实施例的密封式压缩机的方框示意图。如图6所示，该密封式压缩机100包括上述的单相感应电动机101。

根据本发明实施例的密封式压缩机，与相关技术中，例如具有采用正弦绕组方式的感应电动机的压缩机相比，该密封式压缩机中的单相感应电动机能够借助3次谐波转矩提升电动机在转速0～N/3下的起动转矩，同时削弱5、7谐波转矩以减少对电动机在转速0～N/3下的起动转矩恶化的影响，由此提高了主绕组和辅助绕组的基波绕组系数，同时提高定子绕组的利用率，实现了高效率高起动性能的单相感应电动机，从而实现了高效率高起动性能的密封式压缩机。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种单相感应电动机，其特征在于，包括：

定子铁芯，所述定子铁芯上设有定子槽，定子槽数为4的整数倍，所述定子槽包括大定子槽和小定子槽，所述大定子槽在所述定子铁芯的径向上的深度大于所述小定子槽在所述定子铁芯的径向上的深度；

主绕组，所述主绕组为单相2极且以同心方式绕线，所述主绕组被插入到所述大定子槽内或者被插入到所述大定子槽和小定子槽内；

辅助绕组，所述辅助绕组为单相2极且同心方式绕线，所述辅助绕组被插入到所述小定子槽内且相对于所述主绕组沿所述定子铁芯的周向偏置90度；

所述主绕组和所述辅助绕组的每一极均由以同心方式绕线的多段线圈组成，其中所述主绕组的每一极的多段线圈的匝数配置成增大所述主绕组的3次谐波含量且减小所述主绕组的5次谐波含量和7次谐波含量。

2.根据权利要求1所述的单相感应电动机，其特征在于：

所述辅助绕组限定出将所述定子铁芯分为彼此对称的两部分的辅助绕组磁极，所述主绕组的一极的多段线圈插入到位于所述辅助绕组磁极一侧的定子槽内，所述主绕组的另外一极的多段线圈位于插入到辅助绕组磁极的另一侧的定子槽内；

所述主绕组限定出将所述定子铁芯分为彼此对称的两部分且与所述辅助绕组磁极正交的主绕组磁极，所述辅助绕组的一极的多段线圈插入到位于所述主绕组磁极一侧的定子槽内，所述辅助绕组的另外一极的多段线圈插入到位于所述主绕组磁极的另一侧的定子槽内。

3.根据权利要求2所述的单相感应电动机，其特征在于：

所述主绕组的每一极由m段线圈组成，所述m段线圈中的每段线圈的两侧分别被插入到相对于所述主绕组磁极对称的两个定子槽内，所述每段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从所述m段线圈的最外侧到最里侧依次为Ym1、Ym2、…、Ymm，其中Q/2＞Ym1＞Ym2＞…＞Ymm，其中Q为定子槽数；

所述辅助绕组的每一极由n段线圈组成，所述n段线圈中的每段线圈的两侧分别被插入到相对于所述辅助绕组磁极对称的两个定子槽内，所述每段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从所述n段线圈的最外侧到最里侧依次为Ya1、Ya2、…、Yan，其中Q/2＞Ya1＞Ya2＞…＞Yan，其中Q为定子槽数；

所述主绕组的m段线圈根据各段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从最外侧到最里侧依次称为主绕组第一线圈m1、主绕组第二线圈m2、…、主绕组第m线圈mm；

所述主绕组的m段线圈包含的匝数从主绕组第一线圈m1至主绕组第m线圈mm依次为M1、M2、…、Mm，其中M1≧M2≧…≧Mm；

所述辅助绕组的n段线圈根据各段线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数从最外侧到最里侧依次称为辅助绕组第一线圈a1、辅助绕组第二线圈a2、…、辅助绕组第n线圈an；

所述辅助绕组n段线圈包含的匝数从辅助绕组第一线圈a1至辅助绕组第n线圈an依次为A1、A2、…、An，其中A1≧A2≧…≧An。

4.根据权利要求3所述的单相感应电动机，其特征在于：

定义v为谐波的次数，其中v＝3、5、7,且v＝1时代表基波；

所述主绕组每一极的每段线圈作用产生的各次谐波的有效匝数因子分别为Xv1、Xv2、…Xvm，其中

主绕组各次谐波含量Hmv定义为每一极的该次谐波产生的总计有效匝数(Xv1×M1+Xv2×M2+…+Xvm×Mm)与基波产生的总计有效匝数(X11×M1+X12×M2+…+X1m×Mm)和该次谐波次数v的比值的绝对值；

$Hmv=\left|\frac{(Xv1\×M1+Xv2\×M2+...+Xvm\×Mm)}{(X11\×M1+X12\×M2+...+X1m\×Mm)\×v}\right|;$

所述主绕组的每一极的m段线圈包含的匝数设置成使得主绕组的3次谐波含量Hm3、5次谐波含量Hm5和7次谐波含量Hm7满足以下关系式：

5％≤Hm3≤25％，Hm5≤2％，Hm7≤2％。

5.按照权利要求3所述的单相感应电动机，其特征在于：

所述定子槽数为Q个，当16≤Q≤20时，所述主绕组的每一极的m段线圈的段数满足：Q/4-2≤m≤Q/4-1，所述辅助绕组的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-2≤n≤Q/4-1；

当24≤Q≤28时，所述主绕组的每一极的m段线圈的段数满足：4≤m≤Q/4-1，所述辅助绕组的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-3≤n≤Q/4-2；

当32≤Q≤40时，所述主绕组的每一极的m段线圈的段数满足：5≤m≤Q/4-1，所述辅助绕组的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-4≤n≤Q/4-3；

当44≤Q≤52时，所述主绕组的每一极的m段线圈的段数满足：5≤m≤Q/4-1，所述辅助绕组的每一极的n段线圈的段数满足：Q/4-5≤n≤Q/4-4。

6.按照权利要求3所述的单相感应电动机，其特征在于：

所述定子槽数为Q，当16≤Q≤20时，所述主绕组第一线圈m1所插入的定子槽为所述大定子槽，其余定子槽为所述小定子槽；

当24≤Q≤28时，所述主绕组第一线圈m1和所述主绕组第二线圈m2所插入的定子槽为所述大定子槽，其余定子槽为所述小定子槽；

当32≤Q≤40时，所述主绕组第一线圈m1、主绕组第二线圈m2和主绕组第三线圈m3所插入的定子槽为所述大定子槽，其余定子槽设置为所述小定子槽；

当44≤Q≤52时，所述主绕组第一线圈m1、主绕组第二线圈m2、主绕组第三线圈m3和主绕组第四线圈m4所插入的定子槽为所述大定子槽，其余定子槽为所述小定子槽。

7.按照权利要求1-6中任一项所述的单相感应电动机，其特征在于：所述定子铁芯的外周部设有与所述小定子槽对应的多个直线切口。

8.一种密封式压缩机，其特征在于：包括如权利要求1-7中任一项所述的单相感应电动机。