CN1304577A - 具有共享绕组的单相三速电动机 - Google Patents
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Abstract
一单相三速变极式电动机,具有一定子和一可转动地安装在定子内的转子。定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在这些狭槽中的绕组,以便以三种速度运行。这些绕组构造和设置成使用于在一种速度中运行的大部分绕组可用于在另一速度中运行。对于不同速度的绕组的再连接是简单和容易实现的,例如用在外面的定时器开关或继电器。
Description
发明领域
本发明涉及一种单相三速感应电动机，尤其涉及这样一种电动机，其大部分绕组在不同的速度运行中共享。
发明背景
多速变极式单相电动机一般包括若干分开的绕组供在各速度中运行。例如，在三速感应电动机中，定子可包括一用于低速运行的八极主绕组、一用于中速运行的六极主绕组和一用于高速运行的四极主绕组。为了启动电动机，往往设置一单独的辅助绕组。该辅助绕组一般是四极绕组，用于所谓的“硬”启动。在这些电动机中，仅仅是绕组的一小部分，即一极下的线圈在不同的速度运行中共享。在已有技术中采用使绕组共享的各种方法由于大大增加电动机成本的复杂的再连接而受到了限制。
为了使大量的绕组容纳在尺寸有限的狭槽中，绕组一般由价格相当昂贵的铜制成。
发明概要
本发明涉及一种三速变极式单相电容启动或分相感应电动机，在这种电动机中，用于各种速度的绕组的大部分通过一简单的绕组再连接而共享。这样在诸狭槽中留出较多的空间，从而可将大体积但便宜的材料(诸如铝)用于绕组。尤其是，本发明的电动机包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子。定子包括一通常是由多层叠堆在一起的导磁材料制成的铁心。铁心中有多个容纳绕组的狭槽。根据本发明，这些绕组包括一具有四个线圈部分的第一绕组、一具有两个线圈部分的第二绕组、一具有两个线圈部分的第三绕组、一具有六个线圈部分的第四绕组和一具有六个线圈部分的辅助启动绕组。
过去已提出过共享绕组技术。但是，这种技术的可行性在很大程度上取决于绕组再连接的简单程度。本发明的绕组结构使用现有的启动开关，并只需要一个来自电动机外面的诸如定时器、继电器、电子开关等等的开关的附加单极、单掷接点(single throw contact)。与单独的绕组电动机相比，这种电动机很容易而且低成本地就能实现。
诸绕组可连接成在一四极高速结构、一六极中速结构和一八极低速结构中运行。更具体地说，第一绕组、第二绕组和第三绕组设置在诸狭槽中的，使它们连接成在一四极传统结构中运行。第二绕组和第三绕组也设置在诸狭槽中，使它们连接成在一八极间极结构中运行。第四绕组也设置在狭槽中，使它连接成在一六极传统结构中运行。最后，将辅助绕组设置在狭槽中，使它在启动电动机的过程中在一六极传统结构中运行。
由于在该较佳实施例中，八极运行的绕组完全与四极运行的绕组共享，在定子狭槽中便有额外的空间。这样就允许将大体积但重量轻的材料诸如铝用于绕组，以替代体积小但重量重的材料诸如铜。这样，最终的电动机相当轻，这不只是由于省略了在八极模式运行的单独的绕组，还由于省略单独的八极绕组而释放的空间可以使较轻材料用于其余的绕组中。此外，铝的价格比铜便宜得多，所以，电动机的制造成本也下降了。
本发明的这些和其它的特征和优点部分将变得清楚，部分将在下文中指出。
附图简要说明
图1是根据本发明的原理构造的三速单相电动机的示意图；
图2是电动机的绕组示意图；
图3是电动机的绕组示意图，它示出了连接成以一四极(高速)模式运行的第一、第二和第三绕组；
图4是电动机的绕组示意图，它示出了连接成以一八极(低速)模式运行的第二和第三绕组；
图5是电动机的绕组示意图，它示出了连接成以一六极(中速)模式运行的第四绕组；以及
图6是电动机的绕组示意图，它示出了连接成以一六极启动模式运行的辅助绕组。
在所有视图中，对应的标号表示对应的部分。
较佳实施例的详细说明
在图1中示意性地示出了一总的用20表示根据本发明的原理构成的三速单相电动机。电动机20包括一传统结构的定子，该定子由一叠堆的导磁材料所形成，并具有多个狭槽，以容纳诸绕组。
电动机20包括一具有四个线圈部分的第一绕组22、一具有两个线圈部分的第二绕组24、一具有两个线圈部分的第三绕组26和一具有六个线圈部分的第四绕组28。电动机还有一具有六个用于启动的线圈部分的辅助绕组30。如图1所示，第一线圈22、第二线圈24和第三线圈26设置成连接于一电源，以一传统的四极(高速)模式运行。第二线圈24和第三线圈26也设置成连接于一电源，以一间极八极(consequent eight ploe)(低速)模式运行。第四绕组28连接于一电源，以一传统的六极(中速)模式运行。最后，辅助绕组30构造成在用第四绕组28启动过程中连接于一电源，以启动电动机。
在该较佳实施例中，以八极模式运行的所有绕组(绕组24和26)是也可用于以四极模式运行的绕组，没有提供单独的绕组以八极模式运行。这意味着与其它三速电动机相比，在定子的诸狭槽中具有额外的空间。这种额外的空间有助于电动机的制造，这样就允许体积较大的但价格便宜的材料诸如铝可用于绕组，以替代价格昂贵的铜，降低材料成本和电动机重量。
绕组以四极(高速)、六极(中速)和八极(低速)模式运行的构造由开关32、34和36来实现的，这些开关最好在电动机的外面。
开关32在一第一6极位置与一第二4极/8极位置之间转换。开关34在一第一4极位置与一第二8极位置之间转换。开关36在一第一4极位置与一第二6极/8极位置之间转换。还提供一启动开关38，它暂时将六极主绕组28和辅助绕组30连接到电源，以启动电动机。
图2-6清楚地示出了在定子诸狭槽中的绕组的物理结构。如图2-6所示，定子铁心40有多个狭槽(图中所示的总数是34)。第一绕组22包括四个串联的线圈部分22a、22b、22c和22d，使得当线圈部分22a和22c形成北极、线圈部分22b和22d形成南极时，第一绕组处在四极运行模式。第二绕组24包括两个串联的线圈部分24a和24b。第三绕组26包括两个串联的线圈部分26a和26b。在4极运行模式，绕组24和26并联，再与22串联。绕组24位于诸狭槽中，使得线圈部分24a与线圈部分22d对准，线圈部分24b与线圈部分22b对准。线圈部分24a和24b是这样构造的，当它们在4极运行模式中接通电源时，它们具有与对准的线圈部分22d和22b相同的极性。同样，线圈部分26a和26b分别与线圈部分22c和22a对准。线圈部分26a和26b是这样构造的，当它们在4极运行模式中接通电源时，它们具有与对准的线圈部分22c和22a相同的极性。在这种结构中，第一、第二和第三绕组配合，以传统的四极模式运行，其中线圈部分22a和26a形成一北极，线圈部分22d和24a形成一南极，线圈部分22c和26a形成一北极，线圈部分22b和24b形成一南极。
当开关32在4极/8极位置，开关34在4极位置，开关36在4极位置时，第一、第二和第三绕组以四极(高速)模式运行相连。这种结构如图3所示，在这种结构中，形成一北极的线圈部分画有阴影线，形成一南极的线圈部分画有网状阴影线。
第二和第三绕组24和26也是串联，当串联通电时，第二绕组的线圈部分24a和24b和第三绕组的线圈部分26a和26b都形成同方向的磁极，在这种情况下是北极，从而形成一八极间极绕组(an eight pole consequent winding)。
当第二和第三绕组24和26以串联形式连接和通电时，第二绕组的线圈部分24a和24b和第三绕组的线圈部分26a和26b都形成同极性的磁极，(例如全部是北极)，这样形成一八极间极绕组。
第四绕组28包括绕组部分28a、28b、28c、28d、28e和28f。线圈部分构造和连接成使线圈部分28a、28c和28e形成若干南极，使绕组部分28b、28d和28f形成若干北极。当绕组28连接于电源，绕组以一六极传统的模式运行。
当开关32在6极模式，开关36在6/8极模式，开关34在4极或8极位置时，第四绕组以六极(中速)模式运行相连。线圈部分设置成围绕定子圆周，以形成交替的磁极。这种结构如图5所示，在这种结构中，形成一北极的线圈部分画有阴影线，形成一南极的线圈部分画有网状阴影线。
最后，辅助绕组30包括线圈部分30a、30b、30c、30d、30e和30f。线圈部分构造和连接成使绕组部分30a、30c和30e形成南极，使绕组部分30b、30d和30f形成北极。当辅助绕组30和第四绕组28连接于电源时，(由启动开关38的操作引起)绕组以六极传统模式运行，以启动电动机。线圈部分设置成围绕定子的周围，以形成交替的磁极。这种构造如图5和6所示，在这种构造中，形成一北极的线圈部分画有阴影线，形成一南极的线圈部分画有网状阴影线。在启动过程中，6极主绕组28和6极辅助绕组30都通以电。它们在空间电气相移90度，或机械位移30度。
权利要求书
按照条约第19条的修改
线圈部分；
一第二绕组，它具有两个线圈部分，每一线圈部分与第一绕组的相对的线圈部分对齐；
一第三绕组，它具有两个线圈部分，每一线圈部分与第一绕组的相对的线圈部分对齐；
一第四绕组，它具有六个间隔在定子若干狭槽中并构造成产生交替的磁极的线圈部分；
第一和第二开关，用于选择使第一绕组与并联的第二和第三绕组串联，以将第一、第二和第三绕组构造成以一四极传统模式运行；使第二和第三绕组串联，以将第二和第三绕组构造成以一八极间极模式运行。
9．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在狭槽中的绕组，以便以至少三个不同的极速度运行，至少两个绕组使用在它们的整体中，以便以至少三个速度中的至少两个速度运行，该至少两个绕组连接成形成在较高速度的第一数量的传统磁极，以及连接成在较低速度的第二数量的中间极。
10．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和在狭槽中的以至少三个不同的极速度运行的第一、第二、第三和第四绕组，第一、第二和第三绕组可连接在第一运行模式，以形成第一数量的传统极；第二和第三绕组可连接在第二运行模式，以形成第二数量的中间极；以及第四绕组可连接在一第三运行模式，以形成一第三数量的极，第一、第二和第三数量的极都是不同的，使得在第一、第二和第三运行模式的速度也不相同。
11．如权利要求10所述的电动机，其特征在于，第二数量的极是第一数量的极的两倍。
12．如权利要求11所述的电动机，其特征在于，第二数量的极是八，第一数量的极是四。
Claims (12)
1．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在狭槽中的绕组，以便以至少三个不同极速度运行，在其整体中，至少一个绕组用以在至少三个不同极速度的至少两个中运行。
2．一种单相三速感应电动机，它包括一具有多个狭槽的定子和一可转动地安装在该定子内的转子，该定子包括多个以至少三个速度运行的绕组，这些绕组包括一具有两个线圈部分的第一绕组和一具有两个线圈部分的第二绕组，绕组设置在定子的诸狭槽中，使每一绕组的线圈部分交替，第一和第二绕组连接成以一四极传统模式运行，并可选择连接成以一八极间极模式运行。
3．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在狭槽中的绕组，以便以至少三个速度运行电动机，绕组包括至少两个绕组，每一个至少有一个线圈部分，并设置成可选择地连接在它们的整体中，以形成第一数量的传统磁极和第二数量的中间磁极(consequent magnetic poles)。
4．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在狭槽中的绕组，从而可构造成以四、六和八极模式运行，绕组包括：
一具有四个线圈部分的第一绕组；
一具有两个线圈部分的第二绕组；
一具有两个线圈部分的第三绕组；
一具有六个线圈部分的第四绕组；
第一、第二和第三绕组可定位和连接成以一四极传统模式运行，第二和第三绕组可定位和设置成以一八极间极模式运行。
5．如权利要求4所述的电动机，其特征在于还包括一具有六个线圈部分的辅助绕组，以启动电动机。
6．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在狭槽中的绕组，它们可构造成以四、六和八极模式运行，绕组包括：
一第一绕组，它具有四个间隔在定子若干狭槽中并构造成产生交替的磁极的线圈部分；
一第二绕组，它具有两个线圈部分，每一线圈部分与第一绕组的相对的线圈部分对齐；
一第三绕组，它具有两个线圈部分，每一线圈部分与第一绕组的相对的线圈部分对齐；
一第四绕组，它具有六个间隔在定子若干狭槽中并构造成产生交替的磁极的线圈部分；
一第一开关，它具有一4/8极位置和一6极位置；
一第二开关，它具有一6/8极位置和一4极位置；以及
一第三开关，它具有一4/6极位置和一8极位置；
这些开关，当在它们的各自4极位置时，使第一绕组与并联的第二和第三绕组串联成以一四极传统模式运行；当在它们的各自八极位置时，使第二绕组与第三绕组串联成以一八极间极模式运行；当在它们的各自6极位置时，使第四绕组连接成以一六极传统模式运行。
7．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在狭槽中的绕组，它们可构造成以四、六和八极模式运行，绕组包括：
一第一绕组，它具有四个间隔在定子若干狭槽中并构造成产生交替的磁极的线圈部分；
一第二绕组，它具有两个线圈部分，每一线圈部分与第一绕组的相对的线圈部分对齐；
一第三绕组，它具有两个线圈部分，每一线圈部分与第一绕组的相对的线圈部分对齐；
一第四绕组，它具有六个间隔在定子若干狭槽中并构造成产生交替的磁极的线圈部分；
第一、第二和第三绕组可构造和连接成以一四极传统模式运行，第二和第三绕组可构造和设置成以一八极间极模式运行。
8．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在狭槽中的绕组，这些绕组可构造成以四、六和八极模式运行，这些绕组包括：
一第一绕组，它具有四个间隔在定子若干狭槽中并构造成产生交替的磁极的线圈部分；
一第二绕组，它具有两个线圈部分，每一线圈部分与第一绕组的相对的线圈部分对齐；
一第三绕组，它具有两个线圈部分，每一线圈部分与第一绕组的相对的线圈部分对齐；
一第四绕组，它具有六个间隔在定子若干狭槽中并构造成产生交替的磁极的线圈部分；
第一和第二开关，用于选择使第一绕组与并联的第二和第三绕组串联，以将第一、第二和第三绕组构造成以一四极传统模式运行；使第二和第三绕组串联，以将第二和第三构造成以一八极间极模式运行。
9．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和多个在狭槽中的绕组，以便以至少三个不同的极速度运行，至少两个绕组使用在它们的整体中，以便以至少三个速度中的至少两个速度运行，该至少两个绕组连接成形成在较高速度的第一数量的传统磁极，以及连接成在较低速度的第二数量的中间极。
10．一种单相三速感应电动机，它包括一定子和一可转动地安装在定子内的转子，该定子包括一具有多个狭槽的铁心和在狭槽中的以至少三个不同的极速度运行的第一、第二、第三和第四绕组，第一、第二和第三绕组可连接在第一运行模式，以形成第一数量的传统极；第二和第三绕组可连接在第二运行模式，以形成第二数量的中间极；以及第四绕组可连接在一第三运行模式，以形成一第三数量的极，第一、第二和第三数量都是不同的，使得在第一、第二和第三运行模式的速度也不相同。
11．如权利要求10所述的电动机，其特征在于，第二数量的极是第一数量的极的两倍。
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