CN1980016A - 具有共用绕组的2/6极单相感应电动机 - Google Patents
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Abstract
一种包括定子的多速单相感应电动机，所述定子具有选择性地适于2n极操作和6n极操作的主绕组，其中n为整数。所述主绕组包括多个线圈组。所述电动机被设置成在2n极操作期间和在6n极操作期间激励至少一个所述线圈组。
Description
技术领域
本公开涉及具有共用绕组的单相感应电动机。
背景技术
在此部分的陈述仅仅提供与本公开相关的背景信息，可能不构成现有技术。
在现有技术中已知各种多速电动机。例如，已知2/6极电动机，其中为2极操作提供一组定子绕组，并且为6极操作提供另一组定子绕组。换句话说，在单个定子内将2极绕组“堆叠”到6极绕组上(或者反之亦然)。本发明人认识到，这导致绕组材料的低效利用，因为在2极操作期间，6极绕组空闲，而在6极操作期间，2极绕组空闲。对于三相2/6极感应电动机，已提出了多种共用绕组的方法。然而，对于单相电动机，这些方法不起作用。
发明内容
根据一个实施例，一种多速单相感应电动机包括这样的定子，所述定子具有选择性地适于2n极操作和6n极操作的主绕组，其中n为整数。所述主绕组包括多个线圈组。所述电动机被设置成在2n极操作期间和在6n极操作期间激励至少一个所述线圈组。
根据另一个实施例，一种多速单相感应电动机包括这样的定子，所述定子具有选择性地适于2n极操作和6n极操作的主绕组，其中n为整数。所述主绕组包括至少第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组。所述电动机被设置成在6n极操作期间激励所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组，并选择性地使至少所述第一线圈组中的电流反向，而保持至少所述第二线圈组中的电流方向，以选择性地从6n极操作切换到2n极操作。
根据又一个实施例，一种多速单相感应电动机包括这样的定子，所述定子具有选择性地适于2n极操作和6n极操作的主绕组，其中n为整数。所述主绕组包括至少第一绕组部分和第二绕组部分。所述电动机被设置成在所述2n极操作和所述6n极操作中的一个期间，串联电连接所述第一绕组部分和所述第二绕组部分，并在所述2n极操作和所述6n极操作中的另一个期间，并联电连接所述第一绕组部分和所述第二绕组部分。
通过在此提供的说明书，应用范围的其它方面将变得显而易见。应理解，本说明书和具体实施例仅仅旨在示例的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
在此说明的附图仅仅用于示例的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1A是根据一个实施例的被激励用于6极操作的感应电动机的定子绕组图示；
图1B是被激励用于2极操作的图1A的感应电动机的定子绕组图示；
图2是根据另一实施例的PSC电动机的定子绕组图示；
图3A-3C是根据另一实施例的感应电动机的定子绕组电路示意图；
图4A-4C是与图3A-3C的实施例相比，具有在2极操作期间提供不同的有效匝数的额外线圈的感应电动机的定子绕组电路示意图；
图5A是根据又一实施例的PSC电动机的定子绕组电路示意图；
图5B是用于图5A所示的定子绕组电路的绕组图示；以及
图6是根据另一实施例的洗衣机的透视图。
具体实施方式
下面的说明实际上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开及其应用或使用。
根据一个实施例的多速单相感应电动机包括具有主绕组的定子。主绕组包括多个线圈组，并被设置为在二极操作期间和在六极操作期间激励至少一个线圈组。由于在二极操作和六极操作期间共用或使用至少一个线圈组，与利用两个独立绕组进行二极和六极操作的电动机相比，节省了主绕组所需的活性材料(通常为铜)量。该活性材料的减少可引起材料和制造成本降低，并且使电动机设计更紧凑。下面将参考图1A和1B示出总体由标号100表示的定子，说明具有至少一个共用线圈组的2/6极单相感应电动机的一个实例。
如图1A所示，定子100包括具有三个线圈组102、104和106的主绕组。该主绕组被设置为用于至少二极操作和六极操作。在图1A中，示出了被激励用于6极操作的线圈组102-106。通过使线圈组104中的电流反向，同时保持在线圈组102、106中的电流方向，可将电动机的操作从6极操作切换到2极操作。这在图1B中示出。从而，在图1A和1B的实施例中，在二极操作期间和在六极操作期间激励全部三个线圈组102、104和106。与利用独立的绕组进行二极操作并利用另一独立绕组进行六极操作的电动机相比，该结构提供了对活性材料的显著减少。然而，应强调，在2极和6极操作之间对线圈组102、104和106的任何共用都引起活性材料的节省。此外，应理解，只要不脱离本公开的范围，在2极操作和6极操作之间可共用少于全部线圈组102、104和106的线圈组。
除了使线圈组104中的电流反向外，可使在线圈组102和106中的电流反向，而保持在线圈组104中的电流方向，以在2极和6极操作之间切换。
图2示出了根据另一实施例的用于固定分相电容器式(PSC)电动机的定子200。如图2所示，定子200包括图1A和1B的主绕组(包括线圈组102、104和106)，以及具有线圈组202、204和206的副绕组。在该实施例中，除了将副绕组线圈组202-206相比主绕组线圈组102-106移动了九十度外，以与主绕组线圈组102-106基本上相同的方式设置副绕组线圈组202-206。
应理解，除了PSC电动机外，本公开的内容可应用于其它类型的电动机，包括例如电容器启动和分相电动机。
在图1和2所示的特定实施例中，各线圈组102-106以及202-206包括四个具有不同绕组节距的同心线圈。然而，只要不脱离本公开的范围，也可利用不同数量的具有相同或不同绕组节距的同心或非同心线圈。
此外，虽然图1和2示出了具有三十六个槽的定子100和200，应理解，在这些内容的任何给定应用中可利用不同数量的槽。
图3A-3C示出了根据另一实施例的感应电动机的主绕组电路300。如图3A所示，主绕组电路300包括两个绕组部分308、310。绕组部分308包括线圈组304，而绕组部分310包括线圈组302、306。主绕组电路300还包括开关312、314，用于对二极操作或六极操作(假定电动机仅仅具有两个速度)选择性地连接绕组部分308、310。在图3A-3C的具体实施例中，开关312为单刀单掷开关，而开关314为单刀双掷开关。可选地，可利用其它类型的开关。
图3B示出了当设置开关312、314用于二极操作时的主绕组电路300。在二极操作期间，将绕组部分308、310并联电连接。
图3C示出了当设置开关用于六极操作时的主绕组电路。在六极操作期间，将绕组部分308、310串联电连接。从而，通过将绕组部分308、310从串联切换到并联，电动机可选择性地在二极操作与六极操作之间切换，反之亦然。
通过比较图3B和3C可以看出，当电动机从二极操作(图3B)切换到六极操作(图3C)时，通过绕组部分308(以及线圈组304)的电流反向，反之亦然。在二极操作和六极操作期间，通过绕组部分310(以及线圈组302、306)的电流方向相同。
在图3A-3C中，绕组部分308具有与绕组部分310基本上相同的有效匝数。这在绕组部分308和310并联电连接时防止或减小了损坏性环流。类似，绕组部分308优选具有与绕组部分310相同的绕组电阻和泄漏电抗。
图4A-4C示出了根据另一实施例的感应电动机的主绕组电路400。如图4A所示，主绕组电路400除了添加了线圈组416外，具有与图3A的主绕组电路相同的结构。
图4B示出了在二极操作期间的主绕组电路400。在二极操作期间，主绕组电路400除添加了线圈组416外，具有与图3B所示的电路相同的结构。从而，在二极操作期间，由于线圈组416，图4B的主绕组具有比图3B的主绕组更多的有效匝数(以及由此引起的更小的空气隙磁通密度)。与图3B的主绕组电路相比，线圈组416的添加还降低了在二极操作期间的绕组谐波。如图4C所示，在六极操作期间，从主绕组电路400去除线圈组416。从而，在六极操作期间，添加的线圈组416对有效匝数没有影响。在六极操作期间，主绕组电路400具有与图3C的主绕组电路300相同的结构。
在一个优选实施例中，与六极操作(在相同电压和频率下)相比，在二极操作期间，线圈组416的添加产生具有约1/3有效匝数的主绕组，以提供希望量的空气隙磁通密度。
在图4A-4C所示的实施例中，在二极操作期间和在六极操作期间激励线圈组302、304、306，而在二极操作期间但不在六极操作期间激励线圈组416。从而，在二极和六极操作期间共用并激励线圈组302、304、306、416中的多数。与例如具有用于二极和六极操作的独立绕组的电动机相比，线圈组302-306的共用提供了对活性材料的显著减少。
图5A示出了根据另一实施例的用于PSC电动机的定子电路500。定子电路500包括并联电连接的主绕组电路502和副绕组电路524。除了图4A中的两个线圈组304、416被分成图5A中的添加线圈组504、506、516、518外，主绕组电路502类似于图4A的主绕组电路。正如下面参考图5B进一步指出的，该方法在线绕式定子中形成基本上均匀的槽填充。图5A还示出了，副绕组电路524具有与主绕组电路502基本上相同的结构，但包括电容器538。
主绕组电路502包括绕组部分508和510。绕组部分508包括线圈组504、506。绕组部分510包括线圈组512、514。与其它实施例类似，绕组部分508、510具有基本上相同的有效匝数，以及相同的绕组电阻和泄漏电抗，以防止或最小化损坏性环流。
图5B是用于图5A的定子电路500的绕组图示。图5B示出了图5A所示的主绕组电路502的各线圈组504、506、512、514、516、518，以及副绕组电路524的各线圈组526、528、530、532、534、536。图5B还示出了用于图5A中所示的开关520、522、540、542的连接节点M1-M3和A1-A3，以及在该具体实施例中的各线圈组的实际匝数(即15、30、80或160)。
对于本领域的技术人员显而易见的是，图5B示出了用于主绕组电路502和副绕组电路524的基本均匀的槽填充。此外，图5B示出了绕组部分508(线圈组504、506)具有与绕组部分510(线圈组512、514)不同的实际匝数和不同的绕组节距(即由线圈组跨过的槽数)。然而，如上所述，绕组部分508和510具有相同的有效匝数。
虽然上述感应电动机设计集中在两个速度操作(即二极操作和六极操作)，应注意，只要不脱离本公开的范围，可支持其它的极速度。
图6示出了根据另一实施例的洗衣机600。洗衣机600包括电动机602。该电动机602是具有共用绕组的2n/6n极电动机，其中n为整数。电动机602可利用上述任何定子绕组电阻或其它适合的电路。在一些实施例中，电动机602是PSC电动机，并利用上述参考图5A和5B的绕组电路。洗衣机600可以是自动叶轮机，其中电动机602必要时反向，以前后转动叶轮。可选地是，洗衣机600可以是利用机械传动的搅拌式洗涤机，从而电动机602仅仅单向旋转。
在利用根据图5A-5B的PSC电动机和滑轮比率(pulley ratio)为3.9的自动叶轮洗涤机的一个实施例中，电动机将获得在六极操作期间将获得230rpm的速度(用于清洗)，在二极操作期间将获得718rpm的速度(用于甩干)。
虽然在图6中示出了垂直轴的电动机602，应理解，本公开的内容也可应用于水平和倾斜角的电动机应用。
Claims (29)
1.一种包括定子的多速单相感应电动机，所述定子包括选择性地适于2n极操作和6n极操作的主绕组，其中n为整数，所述主绕组包括至少第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组，所述电动机被设置成在6n极操作期间激励所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组，并选择性地使至少所述第一线圈组中的电流反向，而保持至少所述第二线圈组中的电流方向，以选择性地从6n极操作切换到2n极操作。
2.根据权利要求1的电动机，其中所述电动机被设置成在2n极操作期间激励所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组，并选择性地使至少所述第一线圈组中的电流反向，而保持至少所述第二线圈组中的电流方向，以选择性地从2n极操作切换到6n极操作。
3.根据权利要求2的电动机，其中所述电动机被设置成选择性地使所述第一线圈组中的电流反向，而保持所述第二线圈组和第三线圈组中的电流方向，以选择性地在6n极操作与2n极操作之间切换。
4.根据权利要求2的电动机，其中所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组各包括多个具有不同绕组节距的同心线圈。
5.一种包括根据权利要求2的电动机的叶轮或搅拌式洗衣机。
6.一种包括定子的多速单相感应电动机，所述定子具有选择性地适于2n极操作和6n极操作的主绕组，其中n为整数，所述主绕组包括多个线圈组，所述电动机被设置成在2n极操作期间和在6n极操作期间激励至少一个所述线圈组。
7.根据权利要求6的电动机，其中所述电动机被设置成在2n极操作期间和在6n极操作期间激励大部分所述线圈组。
8.根据权利要求7的电动机，其中所述多个线圈组包括至少第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组，并且其中所述电动机被设置成在2n极操作期间和在6n极操作期间激励所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组。
9.根据权利要求8的电动机，其中所述电动机被设置成使所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组中的至少一个中的电流反向，而保持在所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组中不同的一个中的电流方向，以选择性地在2n极操作与6n极操作之间切换。
10.根据权利要求9的电动机，还包括多个开关，用于选择性地使所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组中的所述至少一个中的电流反向。
11.根据权利要求8的电动机，其中所述第一线圈组、第二线圈组以及第三线圈组各包括多个具有不同绕组节距的同心线圈。
12.根据权利要求7的电动机，其中所述多个线圈组包括至少一个在2n极操作期间但不在6n极操作期间被激励的线圈组。
13.根据权利要求12的电动机，其中与6n极操作相比，在2n极操作期间所述主绕组具有约1/3的有效匝数。
14.根据权利要求7的电动机，其中所述电动机是PSC电动机，并且所述电动机还包括副绕组。
15.根据权利要求14的电动机，其中所述副绕组包括电容器和多个线圈组，并且其中所述电动机被设置成在2n极操作期间和在6n极操作期间激励至少一个所述副绕组线圈组。
16.根据权利要求15的电动机，其中所述副绕组线圈组以与所述主绕组线圈组基本上相同的方式选择性地相互连接。
17.一种包括根据权利要求6的电动机的叶轮或搅拌式洗衣机。
18.一种包括定子的多速单相感应电动机，所述定子包括选择性地适于2n极操作和6n极操作的主绕组，其中n为整数，所述主绕组包括至少第一绕组部分和第二绕组部分，所述电动机被设置成在所述2n极操作和所述6n极操作中的一个期间，串联电连接所述第一绕组部分和所述第二绕组部分，并在所述2n极操作和所述6n极操作中的另一个期间，并联电连接所述第一绕组部分和所述第二绕组部分。
19.根据权利要求18的电动机，其中当所述第一绕组部分和所述第二绕组部分串联连接时，电流以第一方向流过所述第一绕组部分，并且当所述第一绕组部分和所述第二绕组部分并联连接时，电流以与所述第一方向相反的第二方向流过所述第一绕组部分。
20.根据权利要求18的电动机，其中所述第一绕组部分具有与所述第二绕组部分基本上相同的有效匝数。
21.根据权利要求20的电动机，其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分具有不同的实际匝数。
22.根据权利要求21的电动机，其中所述第一绕组部分和所述第二绕组部分具有基本上相同的绕组电阻和泄漏电抗。
23.根据权利要求18的电动机，其中所述第一绕组部分包括第一线圈组，并且所述第二绕组部分包括串联电连接的第二线圈组和第三线圈组。
24.根据权利要求23的电动机，其中所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组各包括多个具有不同绕组节距的同心线圈。
25.根据权利要求18的电动机，其中所述主绕组包括第三绕组部分，并且所述电动机被设置成在2n极操作期间但不在6n极操作期间将所述第三绕组部分电连接到所述第一绕组部分和所述第二绕组部分。
26.根据权利要求25的电动机，其中与6n极操作相比，在2n极操作期间所述主绕组具有约1/3的有效匝数。
27.根据权利要求18的电动机，其中所述电动机包括多个定子槽，所述主绕组在所述定子槽中基本上均匀地分布。
28.根据权利要求20的电动机，其中所述电动机是PSC电动机，并且所述电动机还包括副绕组。
29.一种包括根据权利要求27的电动机的叶轮或搅拌式洗衣机。
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Also Published As
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| US7598648B2 (en) | 2009-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070613 |