CN208094476U - 一种电机绕组结构及使用该结构的同步电机和压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机绕组结构及使用该结构的同步电机和压缩机，所述的电机绕组结构包括三相绕组和控制器，每相绕组至少包含两个分段绕组，每个分段绕组的同名端之间、以及异名端之间分别设有至少一个控制开关，所述控制器驱动所述控制开关的通断，进而控制所述分段绕组进行串联和/或并联的组合；与现有技术相比，本实用新型可在运行过程根据负载需要，通过投入不同的绕组或多个绕组串联并联组合运行从而形成多个调节方案，在各调节方案中电机能获得不同的转矩，使得电机在各个频段都能达到最佳效果，使电机的转矩和转速范围更广，使能效达到最大化。

Description

一种电机绕组结构及使用该结构的同步电机和压缩机

技术领域

本实用新型涉及电机，尤其涉及一种可变换运行绕组的电机绕组结构及使用该结构的同步电机和压缩机。

背景技术

目前变频压缩机多使用永磁同步电机结构，此类永磁同步电机在运行过程中是靠控制器来调节电机的转速和转矩的。但是现有电机自身是固定结构，在压缩机中方案不可变更，在空调系统中，压缩机运行在不同的转矩和转速条件下，电机的转矩和转速范围比较大，不能保证每个频段压缩机都处于最佳的运行状态。因此，如何设计一种可变换电机绕组匝数的绕组结构以及具有该绕组的同步电机是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的电机结构固定，在转矩和转速范围比较大时不能保证每个频段压缩机都处于最佳的运行状态的缺陷，本实用新型提出一种将绕组分成若干段，每段之间设有控制开关和导线，操作这些控制开关的闭合，使各分段绕组产生各种串并联组合的电机绕组结构，以及使用该结构的同步电机和压缩机。

本实用新型采用的技术方案是设计一种电机绕组结构，其包括三相绕组和控制器，每相绕组至少包含两个分段绕组，每个分段绕组的同名端之间、以及异名端之间分别设有至少一个控制开关，所述控制器驱动所述控制开关的通断，进而控制所述分段绕组进行串联和/或并联的组合。

上述每相绕组可以包括第一分段绕组和第二分段绕组，第一和第二分段绕组的同名端之间设有第一选择开关,第一和第二分段绕组的异名端之间设有第二选择开关，第一和第二选择开关之间设有联络导线，第一分段绕组的同名端连接电源的相线，第二分段绕组的异名端连接电源的地线。所述第一分段绕组和第二分段绕组的匝数相同，或不相同。

上述每相绕组也可以包括第一分段绕组、第二分段绕组和第三分段绕组，第一分段绕组的同名端通过第一开关连接第三分段绕组的同名端，第一分段绕组的异名端连接第三分段绕组的异名端，第三和第二分段绕组的同名端之间设有第一选择开关,第三和第二分段绕组的异名端之间设有第二选择开关，第一和第二选择开关之间设有联络导线，第一分段绕组的同名端连接电源的相线，第二分段绕组的异名端连接电源的地线。所述第一分段绕组、第二分段绕组和第三分段绕组的匝数相同，或不相同。

上述第一选择开关和第二选择开关可以采用单刀双掷继电器。

本实用新型还设计一种具有上述所述电机绕组结构的同步电机。

本实用新型还设计一种具有所述同步电机的压缩机。

与现有技术相比，本实用新型可在运行过程根据负载需要，通过投入不同的绕组或多个绕组串联并联组合运行从而形成多个调节方案，在各调节方案中电机能获得不同的转矩，使得电机在各个频段都能达到最佳效果，使电机的转矩和转速范围更广，使能效达到最大化。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是具有两个分段绕组的电机绕组电路图；

图2是具有三个分段绕组的电机绕组电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的构思是将每相绕组分成若干段，每段之间设有控制开关和导线，操作这些控制开关的闭合，使各分段绕组产生各种串并联组合，使得同一台电机在运行过程可以负载、转矩和转速需求，变换多个调节方案，每个频段电机都能达到最佳驱动效果。

本实用新型公开了一种电机绕组结构，包括三相绕组和控制器，每相绕组至少包含两个分段绕组，每个分段绕组的同名端之间、以及异名端之间分别设有至少一个控制开关，所述控制器驱动所述控制开关的通断，进而控制所述分段绕组进行串联和/或并联的组合。使用本实用新型可使电机的转矩和转速范围更广，当电机刚启动过程中，需要反电势比较高，转矩比较大，此时，可调节电机方案达到最大反电势方案，随着电机频率逐渐升高，需要的转矩逐渐下降，可通过控制开关调节电机方案，使电机达到最理想的运行状态，可降低电机功耗，提高电机和压缩机的效率，通过此方案，可使得电机在不同频率段都能保持一个理想的运行状态，从而降低了电机的能效，提高了电机的效率。

在一个实施例中，所述每相绕组包括第一分段绕组A1和第二分段绕组A2，第一和第二分段绕组的同名端之间设有第一选择开关K1,第一和第二分段绕组的异名端之间设有第二选择开关K2，第一和第二选择开关之间设有联络导线，第一分段绕组的同名端连接电源的相线，第二分段绕组的异名端连接电源的地线。下面结合图1详述该实施例的工作原理，参看图1：第一分段绕组A1的同名端连接外部电源的相线、并且连接第一选择开关K1的第一静触头a，第二分段绕组A2的同名端连接第一选择开关K1的动触头，第一分段绕组的异名端连接第二选择开关K2的动触头，第二选择开关的第一静触头a通过所述联络导线连接第一选择开关K1的第二静触头b，第二分段绕组的异名端连接第二选择开关K2的第二静触头b、并连接外部电源的零线。本实施例有四种工作模式：

第一分段绕组单独运行模式，第一选择开关K1连通第二静触头b，第二选择开关K2连通第二静触头b，电流经第一分段绕组A1流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较低。

第二分段绕组单独运行模式，第一选择开关K1连通第一静触头a，第二选择开关K2连通第一静触头a，电流经第二分段绕组A2流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较低。

第一和第三段绕组串联运行模式，第一选择开关K1连通第二静触头b，第二选择开关K2连通第一静触头a，电流先经第一分段绕组A1、而后经第二分段绕组A2流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较高。

第一和第三段绕组并联运行模式，第一选择开关K1连通第一静触头a，第二选择开关K2连通第二静触头b，电流分别经第一分段绕组A1和第二分段绕组A2流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较低。

以上四种工作模式，使电机可以获得四种反电势和转矩，控制器可根据负载的不同控制控制开关的开闭，使得电机可以在运行过程中更换方案，从而，使电机时刻保持最佳运行状态，从而达到能效的最大利用，提高压缩机的性能，可以使压缩机在不同频率段都保持最佳运行状态。

在另一个实施例中，所述每相绕组包括第一分段绕组A1、第二分段绕组A2和第三分段绕组A3，第一分段绕组的同名端通过第一开关S1连接第三分段绕组的同名端，第一分段绕组的异名端连接第三分段绕组的异名端，第三和第二分段绕组的同名端之间设有第一选择开关K1,第三和第二分段绕组的异名端之间设有第二选择开关K2，第一和第二选择开关之间设有联络导线，第一分段绕组的同名端连接电源的相线，第二分段绕组的异名端连接电源的地线。下面结合图2详述该实施例的工作原理，参看图2：

其中第一分段绕组A1的同名端连接外部电源的相线、并且通过第一开关S1连接第三分段绕组A3的同名端，第三分段绕组的同名端连接第一选择开关K1的第一静触头a，第二分段绕组的同名端连接第一选择开关的动触头，第一和第三分段绕组的异名端连接第二选择开关K2的动触头，第二选择开关的第一静触头a通过所述联络导线连接第一选择开关K1的第二静触头b，第二分段绕组的异名端连接第二选择开关K2的第二静触头b、并连接外部电源的零线。本实施例有六种工作模式：

第一分段绕组单独运行模式，第一开关S1断开，第一选择开关K1连通第二静触头b，第二选择开关K2连通第二静触头b，电流经第一分段绕组A1流到零线此运行模式下，电机的反电势相对较低。

第二分段绕组单独运行模式，第一开关S1导通，第一选择开关K1连通第一静触头a，第二选择开关K2连通第一静触头a，电流经第二分段绕组A2流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较低。

第一和第三分段绕组并联运行模式，第一开关S1导通，第一选择开关K1连通第二静触头b，第二选择开关K2连通第二静触头b，电流分别经过并联的第一分段绕组A1和第三分段绕组A3流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较低。

第一、第二和第二分段绕组并联运行模式，第一开关S1导通，第一选择开关K2连通第一静触头a，第二选择开关K2连通第二静触头b，电流分别经过并联的第一分段绕组A1、第三分段绕组A3和第二分段绕组A2流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较低。

第一和第二分段绕组串联运行模式，第一开关S1断开，第一选择开关K1连通第二静触头b，第二选择开关K2连通第一静触头a，电流经过串联的第一分段绕组A1和第二分段绕组A2流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较高。

第一和第三分段绕组并联后再与第二分段绕组串联运行模式，第一开关S1导通，第一选择开关K1连通第二静触头b，第二选择开关K2连通第一静触头a，电流经过并联的第一分段绕组A1和第三分段绕组A3之后、再经过第二分段绕组A2流到零线。此运行模式下，电机的反电势相对较高。

具有三个分段绕组的技术方案比具有两个分段绕组的技术方案有更多的运行模式，调节更加细化，但其控制电路稍加复杂。

在一个具有两个分段绕组的实施例中，所述第一分段绕组A1和第二分段绕组A2的匝数相同。当一个分段绕组单独运行或两个分段绕组并联运行时，电机的反电势相对较低；当两个分段绕组串联运行时，电机的反电势相对较高。因为在第一和第三分段绕组串联时，各分段绕组内流经的电流相同，所以将各分段绕组设置成相同线径。在另一个具有两个分段绕组的实施例中，所述第一和第二分段绕组的匝数各不相同。这样在第一和第二分段绕组各自单独的投入运行时，电机获得的反电势是不同的，藉此可以获得较多的运行模式。

在一个具有三个分段绕组的实施例中，所述第一分段绕组A1、第二分段绕组A2和第三分段绕组A3的匝数相同。当一个分段绕组单独运行、或两个分段绕组并联运行、或三个分段绕组并联运行时，电机的反电势相对较低；当有分段绕组串联运行时，电机的反电势相对较高。因为在第一和第三分段绕组串联时，各分段绕组内流经的电流相同，所以将各分段绕组设置成相同线径。在另一个具有三个分段绕组的实施例中，所述第一、第二和第三分段绕组的匝数各不相同。这样可以获得六种不同反电势的运行模式。

在较佳实施例中，所述第一和第二选择开关采用单刀双掷继电器。需要指出本例选择开关采用单刀双掷继电器，只是举例说明。采用别的继电器或电子开关，只有能达到选择导通的效果即可。第一开关S1采用普通继电器即可。

本实用新型还公开了一种具有上述所述电机绕组结构的同步电机。

本实用新型还公开了一种具有所述同步电机的压缩机。目前变频压缩机多使用永磁同步电机结构，但现有的电机，压缩机运行过程中是靠控制器来调节电机的转速和转矩，但是电机自身是固定结构，在压缩机中方案不可变更，在空调系统中，压缩机运行在不同的转矩和转速条件下，电机的转矩和转速范围比较大，不能保证每个频段压缩机都处于最佳的运行状态。使用本实用新型后可在运行过程根据负载需要，通过投入不同的绕组或多个绕组串联并联组合运行从而形成多个调节方案，在各调节方案中电机能获得不同的转矩，使得电机在各个频段都能达到最佳效果，使电机的转矩和转速范围更广，使能效达到最大化。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (8)

1.一种电机绕组结构，包括三相绕组，其特征在于：还包括一控制器，每相绕组至少包含两个分段绕组，每个分段绕组的同名端之间、以及异名端之间分别设有至少一个控制开关，所述控制器驱动所述控制开关的通断，进而控制所述分段绕组进行串联和/或并联的组合。

2.如权利要求1所述的电机绕组结构，其特征在于：所述每相绕组包括第一分段绕组（A1）和第二分段绕组（A2），第一和第二分段绕组的同名端之间设有第一选择开关（K1）,第一和第二分段绕组的异名端之间设有第二选择开关（K2），第一和第二选择开关之间设有联络导线，第一分段绕组的同名端连接电源的相线，第二分段绕组的异名端连接电源的地线。

3.如权利要求1所述的电机绕组结构，其特征在于：所述每相绕组包括第一分段绕组（A1）、第二分段绕组（A2）和第三分段绕组（A3），第一分段绕组的同名端通过第一开关（S1）连接第三分段绕组的同名端，第一分段绕组的异名端连接第三分段绕组的异名端，第三和第二分段绕组的同名端之间设有第一选择开关（K1）,第三和第二分段绕组的异名端之间设有第二选择开关（K2），第一和第二选择开关之间设有联络导线，第一分段绕组的同名端连接电源的相线，第二分段绕组的异名端连接电源的地线。

4.如权利要求2所述的电机绕组结构，其特征在于：所述第一分段绕组（A1）和第二分段绕组（A2）的匝数相同，或不相同。

5.如权利要求3所述的电机绕组结构，其特征在于：所述第一分段绕组（A1）、第二分段绕组（A2）和第三分段绕组（A3）的匝数相同，或不相同。

6.如权利要求2或3任一项所述的电机绕组结构，其特征在于：所述第一选择开关（K1）和第二选择开关（K2）采用单刀双掷继电器。

7.一种具有权利要求1至6任一项所述电机绕组结构的同步电机。

8.一种具有权利要求7所述同步电机的压缩机。