CN1484885B - 变极型电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明披露的是一种变极型电动机，该电动机提供可降低正常的运行系统的电动机的负载以及改进冷却效率的可变速(二极或四极)运行系统。在快速运行的情况下，电动机根据继电器的控制转变至二极型。此时，通过利用相反极性的补偿绕组补偿由临近的主绕组的相同极性形成的不正常的磁场分布来降低电动机的负载。如果需要快速运行，电动机转变至二极型，并以高速运行以获得快速冷却。然后，随着预定时间的到达如果标准运行是可能的，电动机转变至四极型，并以低速运行以获得有效的冷却。

Description

变极型电动机
技术领域
本发明涉及压缩机的电动机，更具体地说，涉及变极型电动机。
背景技术
通常，压缩机是利用内部的电动机的旋转力压缩制冷剂的装置，被应用于冰箱、空调设备等。
特别是，如图1所示，应用于冰箱中的压缩机的电动机由转子和定子组成，虽然根据产品特性而有所不同，但只可进行正常的运行(例如，3600rpm的旋转)。
同时，冰箱的代表性的运行模式被分类成快速运行模式和标准运行模式。实际上，冰箱以快速运行模式运行的时间不足冰箱的真正使用时间的10％，在其它时间，冰箱以标准运行模式运行。
按照惯例，在标准运行模式中，要调节的温度范围不太大。然而，在快速运行模式中，要调节的温度范围大，因此通过以固定速度，即，以高速度驱动电动机进行快速冷却。这一高速运行对冰箱产生了不良的影响，例如产生噪音、增加耗电、损耗产品等。
但是，不考虑运行模式，冰箱的压缩机电动机以高速运行以与快速冷却模式相配。
如图2所示，传统的压缩机电动机以单一的速度被驱动。即，在快速运行模式的情况下，电动机的负荷比率被设为“1”，电动机被连续地驱动而不考虑冰箱的温度条件。
在标准运行模式的情况下，压缩机电动机被驱动以根据适当的负荷比率重复开/关运行，以使冰箱维持其根据冰箱的温度条件设置的温度。此时，在快速运行模式中的电动机的负荷大于标准模式中的负荷。
如上所述，由于传统的用于压缩机的电动机不考虑运行模式而被以高速驱动，因此在运行期间其耗电量大，并产生更多噪音。此外，由于电动机频繁的开/关运行，产品可能被损坏，这导致产品的寿命缩短。
发明内容
因此，本发明的一个目的是解决现有技术所涉及的问题并提供一种变极型电动机，该变极型电动机可改变电动机的速度以提供可变速的运行系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种变极型电动机，包括转子；用于产生转子的转矩以通过变极进行高速或低速运行的定子，该定子包括：第一至第四主绕组，用于以二极或四极产生所述转子的该转矩；第一至第四辅绕组，用于通过供应与该第一至第四主绕组产生的磁通量正交的磁通量产生起动转矩和旋转转矩；以及第一和第二补偿绕组，用于补偿在二极运行期间产生于该第一至第四主绕组之间的相同极之间的磁通量变形；以及用于控制定子的变极的继电器部分。
根据本发明的另一方面，还提供了一种变极型电动机，包括转子；用于产生转子的转矩以通过变极进行高速或低速运行的定子，该定子包括：第一至第四主绕组，用于以二极或四极产生该转子的转矩；第一至第四辅绕组，用于通过供应与该第一至第四主绕组产生的磁通量正交的磁通量产生起动转矩和旋转转矩；以及第一和第二补偿绕组，用于补偿在二极运行期间产生于该第一至第四主绕组之间的相同极之间的磁通量变形；以及继电器部分，用于将该第一至第四主绕组的极性从二极改变至四极和从四极改变至二极，以及切换第一和第二补偿绕组的连接状态。
根据本发明的另一方面，还提供了一种变极型电动机，包括转子；定子，该定子包括以二极或四极产生转子的转矩的第一至第四主绕组，第一至第四辅绕组，用于由供给与所述第一至第四主绕组产生的磁通量正交的磁通量通过交互作用平稳地实现起动转矩和旋转转矩的产生，以及第一和第二补偿绕组，用于补偿在二极运行期间产生于第一至第四主绕组的相同极之间的磁通量变形；以及继电器部分，该继电器部分包括第一继电器部分，用于切换以控制该电动机的开/关操作，第二继电器部分，用于通过改变第一至第四主绕组的接线来控制以将定子的极性从二极型改变至四极型和从四极型改变至二极型，第三继电器部分，用于控制以在二极运行期间将电源应用于第一和第二补偿绕组以及在四极运行期间将该电源应用于第一至第四辅绕组，以及第四继电器部分，用于在所述四极运行期间控制电容器的连接以增加预定时间内的初始运行的所述起动转矩。
附图说明
通过参照附图对其优选实施例的描述，本发明的上述目的、其它特征以及优点会变得更明显，其中：
图1是说明用于压缩机的现有电动机的视图。
图2是说明用于压缩机的现有电动机的运行状态图。
图3是说明根据本发明的用于压缩机的变极型电动机的视图。
图4是说明根据本发明的变极型电动机的结构和绕组布置的视图。
图5是根据本发明的变极型电动机的控制部分的电路图。
图6是说明根据本发明的电动机的二极运行的接线状态的视图。
图7是说明根据本发明的电动机的二极运行的磁场分布的视图。
图8是说明主绕组的不正常的磁场分布以及根据本发明由补偿绕组实施的对不正常的磁场分布的补偿的图。
图9是说明根据本发明的电动机的四极运行的接线状态的视图。
图10是说明根据本发明的电动机的四极运行的磁场分布的视图。
本发明的最佳实施方式
现在，根据本发明的一个优选实施例的变极型电动机将参照附图被详细描述。
图3是说明根据本发明的用于压缩机的变极型电动机的视图，图4是说明根据本发明的变极型电动机的结构和绕组布置的视图，图5是根据本发明的变极型电动机的控制部分的电路图。
此外，图6是说明根据本发明的电动机的二极运行的接线状态的视图，图7是说明根据本发明的电动机的二极运行的磁场分布的视图，图8是说明主绕组的不正常的磁场分布以及根据本发明由补偿绕组实施的对不正常的磁场分布的补偿图。
另外，图9是说明根据本发明的电动机的四极运行的接线状态的视图，图10是说明根据本发明的电动机的四极运行的磁场分布的视图。
如图3所示，根据本发明的变极型电动机包括转子(参考标号被省略)，用于产生转子的转矩以通过变极(即，从二极型到四极型以及反之亦然)进行高速或低速运行定子(参考标号被省略)，以及用于控制定子的变极的继电器部分(未示出)。
如图4所示的定子包括第一至第四主绕组M1～M4，用于以二极或四极产生转子的转矩，第一至第四辅绕组S1～S4，用于通过供给与由第一至第四主绕组M1～M4产生的磁通量正交的磁通量产生起始转矩和旋转转矩，以及第一和第二补偿绕组C1和C2，用于补偿在二极运行期间产生于第一至第四主绕组M1～M4的相同极之间的磁通量变形。
此外，为了以低速或高速可变的调节电动机的速度，继电器部分将第一至第四主绕组M1～M4和第一至第四辅绕组S1～S4的极性改变至二极或四极，并切换第一和第二补偿绕组C1和C2的连接状态。
此时，继电器部分包括第一继电器部分RY1，用于切换以控制电动机的开/关运行，第二继电器部分RY2，用于切换以通过改变第一至第四主绕组M1～M4的接线状态来改变极性，第三继电器部分RY3，用于切换以通过改变第一至第四辅绕组S1～S4以及第一和第二补偿绕组C1和C2的接线状态来改变极性，以及第四继电器部分RY4，用于随着三继电器部分RY3的切换在四极运行期间切换以改变电容器的接线。
根据本发明，继电器与温度传感器相关联而运行，根据温度传感的结果如果需要快速运行，继电器部分控制所有的继电器部分转换至二极终端，以使电动机以二极运行。
相反，如果由于二极运行而使负荷被降低并且因此不需要快速运行，继电器部分控制继电器部分以转换至四极终端，以使电动机以四极运行。
根据本发明的上述构造的变极型电动机的运行现在将被说明。
首先，快速运行模式中的电动机的运行如下。
参照图5，第一继电器部分RY1被接通，并且第二和第三继电器部分RY2和RY3分别转换至二极终端。此时，如果第三继电器部分RY3转换至二极终端，电源被供给第一和第二补偿绕组C1和C2，其连接于第一至第四主绕组M1～M4中的相邻的相同极性的绕组之间。
在二极运行期间，第一至第四主绕组M1～M4以及第一和第二补偿绕组C1和C2的接线状态被在图6中示出。
在这种状态下，通过起动由电源供给产生的第一至第四主绕组M1～M4的转矩，转子开始旋转，电动机被第一至第四主绕组M1～M4以及第一和第二补偿绕组C1和C2以二极高速驱动。
此时，第一至第四主绕组M1～M4中的彼此相邻的绕组具有相同的极性。例如，第一和第二主绕组M1和M2具有N极，第三和第四主绕组M3和M4具有S极。图7示出了在二极运行期间的磁场分布。
由于上述的磁场分布，产生了S极被强制建立在第一和第二主绕组M1和M2之间的空间磁通量分布的不正常现象。在这种情况下，由于第一补偿绕组C1临近具有N极的第一和第二主绕组M1和M2，第一和第二主绕组M1和M2的S极成分被偏移以补偿空间磁通量分布的不正常现象。
以同样的方式，在第三和第四主绕组M3和M4之间产生的空间磁通量分布的不正常现象由第二补偿绕组C2的极性补偿。
参照图8中的图，在二极运行期间在第一和第二主绕组M1和M2之间或在第三和第四主绕组M3和M4之间产生空间磁通量分布的不正常现象，即，在第六和第七槽(slot)之间或在第十八和第十九槽之间磁通量被迅速减少的变形现象。
因此，为了补偿由于变形现象产生的不正常的正弦波磁通量，第一至第四主绕组M1～M4的磁通量以及第一和第二补偿绕组C1和C2的磁通量被组合以产生组合的正弦波磁通量，这导致了效率和噪音特征的改进。
此处，在输出转矩大的情况下，第一和第二补偿绕组C1和C2被并联连接至第一至第四主绕组M1～M4，在输出转矩小的情况下，其被串连至第一至第四主绕组M1～M4。
在快速运行期间，即，二极运行，如果通过由温度传感器的温度传感检测到不需要快速运行，快速运行应该转换至标准运行。
此处，电动机在标准运行模式的运行如下。
参照图5，第一继电器部分RY1被接通，第二和第三继电器部分RY2和RY3分别转换至四极终端。
此时，如果第三继电器部分RY3转换至四极终端，电源被供给第一至第四辅绕组S1～S4，第一和第二补偿绕组C1和C2与第一至第四主绕组M1～M4之间的连接被断开。
在四极运行期间，第一至第四主绕组M1～M4以及第一至第四辅绕组S1～S4的接线状态在图9中被示出。
在这种状态下，通过由电源供给产生的第一至第四主绕组M1～M4的起动转矩，转子开始旋转，电动机由第一至第四主绕组M1～M4和第一至第四辅绕组S1～S4以四极低速驱动。
此时，如图10所示，第一至第四辅绕组S1～S4的机械位置被转移90°，并且相对于第一至第四主绕组M1～M4，其相位被改变90°以形成四极。
而且，在电动机的四极运行期间，第一至第四主绕组M1～M4中的彼此相邻的绕组具有相反的极性。例如，如图10所示，第一和第三主绕组M1和M3具有N极，第二和第四主绕组M1和M4具有S极，以使空间磁通量的不正常分布不产生于主绕组之间。
因此，在电动机以四极运行的标准运行期间，第一和第二补偿绕组C1和C2之间的连接被断开。
而且，根据本发明，连接至第一辅绕组S1的起动电容器Cs的连接和断开通过第四继电器部分RY4控制。
具体的是，为了在预定的时间通过第四继电器部分RY4增加转子的起动转矩，起动电容器Cs被并联连接至运行电容器Cr，如果预定的时间到达，第四继电器部分RY4被断开。
此时，尽管第一至第四主绕组M1～M4与第一和第二补偿绕组C1和C2、以及第一至第四主绕组M1～M4与第一至第四辅绕组S1～S4的指定的接线形式已经参照本发明的优选实施例被描述和示出，显然可根据需要在电路设计中在其中作出形式和细节上的各种改变。
工业实用性
从以上的描述中可见，根据本发明的变极型电动机具有以下效果，如果需要快速运行，电动机转换至二极型并以高速运行以实现快速冷却，而如果随着预定时间到达标准运行变得可能时，电动机转换至四极型并以低速运行以实现有效的冷却。

Claims (12)

1.一种变极型电动机，包括：
转子；
定子，用于产生所述转子的转矩以便通过变极来执行所述电动机的高速或低速运行，所述定子包括：第一至第四主绕组，用于以二极或四极产生所述转子的所述转矩；第一至第四辅绕组，用于通过供应与所述第一至第四主绕组产生的磁通量正交的磁通量产生起动转矩和旋转转矩；以及第一和第二补偿绕组，用于补偿在二极运行期间产生于所述第一至第四主绕组之间的相同极之间的磁通量变形；以及
继电器部分，用于控制所述定子的所述变极。
2.根据权利要求1所述的变极型电动机，其中在所述二极运行期间所述第一和第二补偿绕组位于所述第一至第四主绕组中相同极性的邻近绕组之间。
3.根据权利要求1所述的变极型电动机，其中在四极运行期间所述第一和第二补偿绕组从所述第一至第四主绕组断开。
4.根据权利要求1所述的变极型电动机，其中所述继电器部分包括：
第一继电器部分，用于切换以控制所述电动机的开/关操作；
第二继电器部分，用于切换以通过改变所述第一至第四主绕组的接线来将所述定子的所述极从二极型改变至四极型和从四极型改变至二极型；
第三继电器部分，用于切换以选择性地将所述第一和第二补偿绕组或者所述第一至第四辅绕组连接到电源；以及
第四继电器部分，用于随着所述第三继电器部分的所述切换操作而切换，以控制在四极运行期间的起动转矩。
5.根据权利要求4所述的变极型电动机，其中所述第三继电器部分在所述二极运行期间转换至所述第一和第二补偿绕组。
6.根据权利要求4所述的变极型电动机，其中所述第三继电器部分在所述四极运行期间转换至所述第一至第四辅绕组。
7.根据权利要求4所述的变极型电动机，其中所述第四继电器部分随着所述第三继电器部分的切换操作而在所述四极运行期间被接通预定的时间。
8.根据权利要求4所述的变极型电动机，根据所述第四继电器部分的切换操作所述起动转矩在所述四极运行期间通过改变连接至所述第一辅绕组的电容器的接线被控制。
9.根据权利要求1所述的变极型电动机，其中在所述转子的标准运行期间第一至第四主绕组的接线通过第二继电器部分被改变以形成四极。
10.根据权利要求1所述的变极型电动机，其中在所述转子的快速运行期间第一至第四主绕组的接线通过第二继电器部分被改变以形成二极。
11.一种变极型电动机，包括：
转子；
定子，所述定子包括第一至第四主绕组，用于以二极或四极产生所述转子的转矩，第一至第四辅绕组，用于由供给与所述第一至第四主绕组产生的磁通量正交的磁通量通过交互作用平稳地实现起动转矩和旋转转矩的产生，以及第一和第二补偿绕组，用于补偿在二极运行期间产生于所述第一至第四主绕组的相同极之间的磁通量变形；以及
继电器部分，用于将所述第一至第四主绕组的极性从所述二极改变至所述四极和从所述四极改变至所述二极，以及切换所述第一和第二补偿绕组的连接状态。
12.一种变极型电动机，包括：
转子；
定子，所述定子包括以二极或四极产生所述转子的转矩的第一至第四主绕组，第一至第四辅绕组，用于由供给与所述第一至第四主绕组产生的磁通量正交的磁通量通过交互作用平稳地实现起动转矩和旋转转矩的产生，以及第一和第二补偿绕组，用于补偿在二极运行期间产生于所述第一至第四主绕组的相同极之间的磁通量变形；以及
继电器部分，包括第一继电器部分，用于切换以控制所述电动机的开/关操作，第二继电器部分，用于通过改变所述第一至第四主绕组的接线来控制以将所述定子的极性从二极型改变至四极型和从四极型改变至二极型，第三继电器部分，用于控制以在所述二极运行期间将电源应用于所述第一和第二补偿绕组以及在所述四极运行期间将所述电源应用于所述第一至第四辅绕组，以及第四继电器部分，用于在所述四极运行期间控制电容器的连接以增加预定时间内的初始运行的所述起动转矩。
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