MOTOR DE INDUCCION DE UNA SOLA FASE DE 2/6 POLOS QUE TIENE DEVANADOS COMPARTIDOS CAMPO DE LA INVENCION La presente revelación es concerniente con motores de inducción de una sola fase que tienen devanados compartidos .
ANTECEDENTES DE LA INVENCION Las afirmaciones en esta sección proporcionan solamente información de antecedentes concernientes con la presente revelación y pueden no constituir arte previo. Una amplia variedad de motores de múltiple velocidad son conocidos . en el arte. Por ejemplo, se conocen los motores de 2/6 polos en los cuales un conjunto de devanados del estator son provistos para la operación de 2 polos y otro conjunto de devanados de estator son provistos para operación de 6 polos. En otras palabras, un devanado de 2 polos es "apilado" sobre un devanado de 6 polos (o viceversa) dentro de un solo estator. Como se reconoce por el presente inventor, esto da como resultado un uso ineficiente del material de devanado, debido a que durante la operación de 2 polos, el devanado de 6 polos está inactivo, durante la operación de 6 polos, el devanado de 2 polos está inactivo. Se han propuesto algunos procedimientos de devanados compartidos para motores de inducción de 2/6 polos trifásicos. Sin embargo, estos procedimientos no funcionan para motores de una sola fase.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION De acuerdo con una modalidad, un motor de inducción de una sola fase, de múltiple velocidad, incluye un estator que tiene un devanado principal adaptado selectivamente para operación de 2n-polos y operación de 6n-polos, en donde n es un número entero. El devanado principal incluye una pluralidad de conjuntos de espiras. El motor está configurado para energizar por lo menos uno de los conjuntos de espiras durante la operación de 2n-polos y durante la operación de ß?-polos . De acuerdo con otra modalidad, un motor de inducción de una sola fase, de múltiple velocidad, incluye un estator que tiene un devanado principal adaptado selectivamente para operación de 2n-polos y operación de 6n-polos, en donde n es un número entero. El devanado principal incluye por lo menos un primer conjunto de espiras, un segundo conjunto de espiras y un tercer conjunto de espiras. El motor está configurado para energizar el primer conjunto de espiras, el segundo conjunto de espiras y el tercer conjunto de espiras durante la operación de 6n-polos y para invertir selectivamente la dirección de corriente en por lo menos el primer conjunto de espiras, en tanto que mantiene la dirección de corriente en por lo menos el segundo conjunto de espiras para conmutar selectivamente de la operación de 6n-polos a operación de 2n-polos . De acuerdo con todavía otra modalidad, un motor de inducción de una sola fase, de múltiple velocidad, incluye un estator que tiene un devanado principal adaptado selectivamente para operación de 2n-polos y operación de 6n-polos, en donde n es un número entero. El devanado principal incluye por lo menos una primera porción de devanado y una segunda porción de devanado. El motor está configurado para conectar eléctricamente la primera porción de devanado y la segunda porción de devanado en serie durante una de la operación de 2n-polos y la operación de 6n-polos y para conectar eléctricamente la primera porción de devanado y la segunda porción de devanado en paralelo, durante la otra de la operación de 2n-polos y la operación de 6n-polos . Áreas adicionales de aplicación se harán evidentes a partir de la descripción proporcionada en la presente. Se debe entender que la descripción y ejemplos específicos se proponen por propósitos de ilustración solamente y no pretenden limitar el alcance de la presente revelación.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las figuras descritas en la presente son por propósitos de ilustración solamente y no pretenden limitar el alcance de la presente revelación de ninguna manera. La figura 1? es un diagrama de devanado del estator para un motor de inducción energizado para operación de 6 polos, de acuerdo con una modalidad. La figura 6B es un diagrama de devanado del estator para el motor de inducción de la figura 1A, energizado para la operación de 2-polos. La figura 2 es un diagrama de devanado del estator para un motor PSC de acuerdo con otra modalidad. Las figuras 3A-3C son esquemas de circuito del devanado del estator para un motor de inducción de acuerdo con otra modalidad. Las figuras 4A-4C son esquemas de circuito de devanado del estator para un motor de inducción que tiene una espira adicional para proporcionar un número diferente de vueltas efectivas durante la operación de 2 polos, en comparación con las modalidades de las figuras 3A-3C. La figura 5A es un esquema de circuito del devanado del estator para un motor PSC de acuerdo con todavía otra modalidad . La figura 5B es un diagrama del devanado para el circuito de devanado del estator ilustrado en la figura La figura una vista en perspectiva de una máquina lavadora de ropa de acuerdo con otra modalidad.
DESCRIPCION DETALLADA La siguiente descripción es solamente ejemplar por naturaleza y no pretende limitar la presente revelación, sus aplicaciones o usos. Un motor de inducción de una sola fase, de múltiple velocidad, de acuerdo con una modalidad, incluye un estator que tiene un devanado principal. El devanado principal incluye múltiples conjuntos de espiras y está configurado para energizar por lo menos uno de los conjuntos de espiras durante la operación de dos polos y durante la operación de seis polos. Debido a que por lo menos uno de los conjuntos de espiras es compartido o usado tanto durante la operación de dos polos como la operación de seis polos, la cantidad de material activo (comúnmente cobre) requerido para el devanado principal es reducido, en comparación con un motor que usa dos devanados independientes para la operación de dos polos y operación de seis polos. Esta reducción en material activo puede dar como resultado reducciones de costo de material y manufactura, también como un diseño de motor más compacto. Un ejemplo de un motor de inducción de una sola fase de 2/6 polos, que tiene por lo menos un conjunto de espiras compartidas será ahora descrito con referencia al estator ilustrado en las figuras 1A y IB e indicado en general por el número de referencia 100. Como se muestra en la figura 1A, el estator 100 incluye un devanado principal que tiene tres conjuntos de espiras 102, 104 y 106. El devanado principal está configurado para por lo menos una operación de dos polos y una operación de seis polos. En la figura 1A, los conjuntos de espiras 102-106 son mostrados energizados para la operación de seis polos. Al invertir la dirección de corriente en el conjunto de espiras 104 en tanto que se mantiene la dirección de corriente en los conjuntos de espiras 102, 106, la operación del motor eléctrico puede ser conmutada de la operación de 6 polos a la operación de 2 polos. Esto se ilustra en la figura IB. Asi, en la modalidad de las figuras 1A y IB, todos los tres conjuntos de espiras 102, 104, 106 son energizados durante la operación de dos polos y durante la operación de seis polos. Esto proporciona una reducción significativa en material, en comparación con un motor que usa un devanado independiente para la operación de dos polos y otro devanado independiente para la operación de seis polos. Se debe enfatizar, sin embargo, que cualquier acción de compartir los conjuntos de espiras 102, 104, 106 entre la operación de dos polos y la operación de seis polos da como resultado ahorros de material activo. Además, se debe entender que menos de todos los conjuntos de espiras 102, 104, 106 pueden ser compartidos entre la operación de dos polos y la operación de seis polos sin desviarse del alcance de esta revelación. Como una alternativa a invertir la dirección de corriente en el conjunto de espiras 104, la dirección de corriente en los conjuntos de espiras 102 y 106 puede ser invertida en tanto que se mantiene la dirección de corriente en el conjunto de espiras 104 con el fin de conmutar entre la operación de dos polos y la operación de seis polos. La figura 2 ilustra un estator 200 para un motor de capacitor dividido permanente (PSC) de acuerdo con otra modalidad. Como se muestra en la figura 2, el estator 200 incluye el devanado principal de las figuras 1A y IB (que incluyen los conjuntos de espiras 102, 104, 106) también como un devanado auxiliar que tiene conjuntos de espiras 202, 204, 206. En esta modalidad, los conjuntos de espiras de devanado auxiliares 202-206 están configurados sustancialmente de la misma manera como los conjuntos de espiras de devanados auxiliar 102-106, excepto que los conjuntos de espiras de devanados auxiliares 202-206 están desplazados noventa grados en comparación con los conjuntos de espiras del devanado principal 102-106. Se debe entender que además de motores de PSC, las enseñanzas de esta revelación pueden ser aplicadas a otros tipos de motores eléctricos en los que se incluyen, por ejemplo, motores de arranque con capacitor y motores de fase dividida . En las modalidades especificas ilustradas en las figuras 1 y 2, cada conjunto de espiras 102-106 y 202-206 incluye cuatro espiras concéntricas que tienen pasos de devanado diferentes. Sin embargo, un número diferente de espiras concéntricas o no concéntricas que tienen los mismos o diferentes pasos de devanado pueden ser usados sin desviarse del alcance de esta revelación. Además, aunque las figuras 1 y 2 ilustran estatores 100, 200 que tienen treinta y seis ranuras, se debe apreciar que un número diferente de ranuras pueden ser usadas en cualquier aplicación de estas enseñanzas. Las figuras 3A-3C ilustran un circuito 300 de devanado principal para un motor de inducción de acuerdo con otra modalidad. Como se muestra en la figura 3A, el circuito 300 de devanado principal incluye dos porciones de devanado 308, 310. La porción de devanado 308 incluye el conjunto de espiras 304 y la porción de devanado 310 incluye conjuntos de espiras 302, 306. El circuito 300 de devanado principal incluye además conmutadores 312, 314 para conectar selectivamente las porciones de devanado 308, 310 ya sea para la operación con dos polos u operación con seis polos (suponiendo que el motor tiene solamente dos velocidades). En la modalidad particular de las figuras 3A-3C, el conmutador 312 es un conmutador de un solo empuje, de un solo polo y el conmutador 314 es un conmutador de un solo polo, de doble empuje. Alternativamente, otros tipos de conmutadores pueden ser usados. La figura 3B ilustra el circuito 300 de devanado principal cuando los conmutadores 312, 314 están ajustados para la operación de dos polos. Durante la operación con dos polos, las porciones de devanado 308, 310 están conectadas eléctricamente en paralelo. La figura 3C ilustra el circuito de devanado principal cuando los conmutadores están ajustados para la operación con seis polos. Durante la operación con seis polos, las porciones de devanado 308, 310 están conectadas eléctricamente en serie. Asi, el motor puede conmutar selectivamente entre operación con dos polos y operación con seis polos al conmutar la conexión eléctrica de las porciones de devanado 308, 310 de serie a paralelo y viceversa. Al comparar las figuras 3B y 3C, se puede ver que la dirección de corriente a través de la porción de devanado 308 (y conjunto de espiras 304) es invertida cuando el motor es conmutado de operación con dos polos (figura 3B) a operación con seis polos (figura 3) y viceversa. La dirección de corriente a través de la porción de devanado 310 (y conjuntos de espiras 302, 306) es la misma durante la operación con dos polos y la operación con seis polos. En las figuras 3A-3C, la porción de devanado 308 tiene sustancialmente el mismo número de vueltas efectivas como la porción de devanado 310. Esto impide o minimiza corrientes circulantes dañinas cuando las porciones de devanado 308, 310 están conectadas eléctricamente en paralelo. Similarmente , la porción de devanado 308 tiene preferiblemente la misma resistencia de devanado y reactancia de fugas como la porción de devanado 310. Las figuras 4A-4C ilustran un circuito 400 de devanado principal para un motor de inducción de acuerdo con otra modalidad. Como se muestra en la figura 4A, el circuito 400 de devanado principal tiene la misma configuración como el circuito de devanado principal de la figura 3A, excepto por la adición del conjunto de espiras 416. La figura 4B ilustra el circuito 400 de devanado principal durante la operación con 2 polos. Durante la operación con dos polos, el circuito 400 de devanado principal tiene la misma configuración como aquel mostrado en la figura 3B, excepto por la adición del conjunto de espiras 416. Asi, durante la operación con dos polos, el devanado principal de la figura 4B tiene un mayor número de vueltas efectivas (y asi menos densidad de flujo de espacio de aire) que el devanado principal de la figura 3B debido al conjunto de espiras 416. La adición del conjunto de espiras 416 también reduce las armónicas del devanado durante la operación con dos polos, en comparación con el circuito de devanado principal de la figura 3B . Como se muestra en la figura 4C, el conjunto de espiras 416 es retirado del circuito 400 de devanado principal durante la operación con seis polos. Asi, el conjunto 416 de espiras adicional no tiene efecto sobre el número de vueltas efectivas durante la operación con seis polos. Durante la operación con seis polos, el circuito 400 de devanado principal tiene la misma configuración como el circuito 300 de devanado principal de la figura 3C. En una modalidad preferida, la adición del conjunto de espiras 416 da como resultado que el devanado principal tenga aproximadamente 1/3 de las vueltas efectivas durante la operación con dos polos, en comparación con la operación con seis polos (bajo el mismo voltaje y frecuencia) para proporcionar una cantidad deseada de densidad de flujo de espacio de aire.
En la modalidad mostrada en las figuras 4A-4C, los conjuntos de espiras 302, 304, 306 son energizados durante la operación con dos polos y durante la operación con seis polos, mientras que el conjunto de espiras 416 es energizado durante la operación con dos polos, pero no durante la operación con seis polos. Asi, una mayoría de conjuntos de espiras 302, 304, 306, 416 son compartidas y energizadas tanto durante la operación con dos polos como la operación con seis polos. El efecto de compartir los conjuntos de espiras 302-306 proporciona una reducción sustancial en material activo, en comparación con, por ejemplo, un motor que tiene devanados independientes para la operación con dos polos y seis polos. La figura 5A ilustra un circuito de estator 500 para un motor PSC de acuerdo con otra modalidad. El circuito de estator 500 incluye un circuito de devanado principal 502 y un circuito de devanado auxiliar 524 conectados eléctricamente en paralelo. El circuito de devanado principal 502 es similar al circuito de devanado principal de la figura 4A, excepto que los dos conjuntos de espiras 304, 416 en la figura 4A están divididos en conjuntos de espiras adicionales 504, 506, 516, 518 en la figura 5A. Como se nota adicionalmente a continuación con referencia a la figura 5B, el circuito de devanado auxiliar 524 tiene sustancialmente la misma configuración como el circuito de devanado principal 502, pero incluye un capacitor 538. El circuito de devanado principal 502 incluye porciones de devanado 508 y 510. La porción de devanado 508 incluye conjuntos de espiras 504, 506. La porción de devanado 510 incluye conjuntos de espiras 512, 514. Similar a otras modalidades, las porciones de devanado 508, 510 tienen sustancialmente el mismo número de vueltas efectivas, también como la misma resistencia de devanado y reactancia de fugas, para impedir o minimizar corrientes recirculantes dañinas. La figura 5B es un diagrama de devanado para el circuito de estator 500 de la figura 5A. La figura 5B ilustra cada uno de los conjuntos de espiras 504, 506, 512, 514, 516, 518 del circuito de devanado principal 502 y cada uno de los conjuntos de espiras 526, 528, 530, 532, 534, 536 del circuito de devanado auxiliar 524 mostrado en la figura 5A. También se muestran en la figura 5B los nodos de conexión Ml- 3 y A1-A3 para los conmutadores 520, 522, 540, 542 mostrados en la figura 5A, también como el número de vueltas reales (esto es, 15, 30, 80 o 160) de cada conjunto de espiras en esta modalidad particular. Como es evidente para aquellos experimentados en el arte, la figura 5B ilustra un llenado de ranura en general uniforme para el circuito de devanado principal 502 y el circuito de devanado auxiliar 504. Además, la figura 5B ilustra que la porción de devanado 508 (conjuntos de espiras 504, 506) tiene un número diferente de vueltas reales y un diferente paso de devanado (esto es, el número de ranuras abarcadas por los conjuntos de espiras) que la porción de devanado 510 (conjuntos de espiras 512, 514). Sin embargo, las porciones de devanado 508 y 510 tienen el mismo número de vueltas efectivas, como se indica anteriormente. Aunque los diseños de motor de inducción discutidos anteriormente se enfocan en la operación a dos velocidades (esto es, operación con dos polos y operación con seis polos) , se debe notar que velocidades de polo adicionales pueden ser soportadas sin desviarse del alcance de esta revelación . La figura 6 ilustra una máquina 600 lavadora de ropa de acuerdo con otra modalidad. La máquina lavadora 600 incluye un motor eléctrico 602. El motor es un motor de 2n/6n polos que tiene devanados compartidos, en donde n es un número entero. El motor 602 puede usar cualquiera de los circuitos de devanado de estator descritos anteriormente u otros circuitos apropiados. En algunas modalidades, el motor 602 es un motor PSC y usa el circuito de devanado descrito anteriormente con referencia a las figuras 5A y 5B. La máquina lavadora 600 puede ser una máquina de impulsor automático, con el motor eléctrico 602 que invierte la dirección como sea necesario para hacer mover alternativamente un impulsor. Alternativamente, la máquina lavadora 600 puede ser una lavadora de agitador que usa una transmisión mecánica, de tal manera que el motor 602 gira en solamente una dirección. En una modalidad de una lavadora de impulsor automático que usa un motor PSC de acuerdo con las figuras 5A-5B y una proporción de poleas de 3.9, el motor alcanzará una velocidad de 230 rpm (para lavado) durante la operación con 6 polos y una velocidad de 718 rpm (para centrifugación) durante la operación con 2 polos. Aunque se muestra un motor 602 de eje vertical en la figura 6, se debe entender que las enseñanzas de esta revelación son aplicables también a aplicaciones de motor horizontal y de ángulo oblicuo.