專利名稱：一種單相電容電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單相電容電動(dòng)機(jī)，在國(guó)際專利分類表中，分類屬于H02K3/28。
背景技術(shù)：
為克服傳統(tǒng)的二相繞組單相電容電動(dòng)機(jī)的弊病，現(xiàn)有技術(shù)提出過三相繞組單相電容電動(dòng)機(jī)。這樣的單相電容電動(dòng)機(jī)的定子具有星形或三角形之一連接方式的三相繞組及其連接單相電源二極的二個(gè)輸入端子和經(jīng)電容器連接所述單相電源其中一極的第3個(gè)輸入端子，可見于《單相異步電動(dòng)機(jī)及其應(yīng)用(合成電流分析方法)》(孫云鵬，機(jī)械工業(yè)出版社1987年北京第1版)。三相繞組的相帶通常為π/3，小于二相繞組的相帶π/2，可提高繞組系數(shù)，可消除危害嚴(yán)重的三次諧波。但對(duì)于唯一的星形或三角形連接的三相繞組，高于三次的諧波未能有效消除，難以進(jìn)一步改善啟動(dòng)性能和降低電磁振動(dòng)噪聲；且當(dāng)定子尺寸并非很小而需較多槽數(shù)時(shí)，繞組系數(shù)難以進(jìn)一步提高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提出一種單相電容電動(dòng)機(jī)，其與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以進(jìn)一步提高繞組系數(shù)和消除高次諧波。
本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，一種單相電容電動(dòng)機(jī)，其定子具有三相繞組及其連接單相電源二極的二個(gè)輸入端子和經(jīng)電容器連接所述單相電源其中一極的第3個(gè)輸入端子；其特征在于所述三相繞組包括星形地接往所述三個(gè)輸入端子的星形繞組和三角形地接往所述三個(gè)輸入端子的三角形繞組；所述星形繞組的相帶和三角形繞組的相帶在定子槽中二者交替分布，相鄰相帶中心空間電角度間隔π/6；所述相鄰相帶電流時(shí)間相角差與相帶中心空間電角度間隔同號(hào)，即同為超前或滯后。
該技術(shù)方案巧妙地向單相電容電動(dòng)機(jī)引入了在三相電動(dòng)機(jī)中取得明顯效果的星形和三角形混合繞組。唯一的星形或三角形連接的三相繞組為2π/3或π/3相帶。與此相比，星形和三角形混合繞組為π/6相帶，因而可以有更高的繞組系數(shù)，尤其是當(dāng)定子尺寸并非很小應(yīng)開設(shè)較多槽時(shí)，可明顯提高繞組系數(shù)。繞組系數(shù)的提高將直接改善電動(dòng)機(jī)的效率或降低成本。理論和實(shí)踐表明，星形和三角形混合繞組在三相電動(dòng)機(jī)中可以完全消除唯一的星形或三角形連接的三相繞組較難克服的5次、7次、17次和19次諧波，可見刊載于《中小型電機(jī)》1978年第5期的文章《三相繞組的三角-星串、并聯(lián)接法》。對(duì)于高次諧波影響比較嚴(yán)重的單相電容電動(dòng)機(jī)，在采用三相繞組消除危害嚴(yán)重的三次諧波的基礎(chǔ)上，采用星形和三角形混合繞組進(jìn)一步完全消除5次、7次、17次和19次諧波有十分重要的意義，可進(jìn)一步改善啟動(dòng)性能和降低電磁振動(dòng)噪聲。星形和三角形混合繞組比唯一的星形或三角形連接的三相繞組多一倍電磁參數(shù)變量，方便了電磁設(shè)計(jì)調(diào)整，有利于電動(dòng)機(jī)的電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)，可獲得比傳統(tǒng)的二相繞組單相電容電動(dòng)機(jī)和唯一的星形或三角形連接的三相繞組電動(dòng)機(jī)更好的設(shè)計(jì)效果，因而改善性能或降低成本。
該技術(shù)方案的一個(gè)典型設(shè)計(jì)是，該單相電容電動(dòng)機(jī)的定子為4極24槽和庶極單層繞組，所述星形繞組的線圈邊和三角形繞組的線圈邊各占12槽，二者逐槽交替分布；所述星形繞組各相的始端連接所述三個(gè)輸入端子，所述三角形繞組的各線端子，依相序連接于所述星形繞組對(duì)應(yīng)相的末端；在額定工作點(diǎn)，所述相鄰相帶電流時(shí)間相角差與相帶中心空間電角度間隔相等。
該典型設(shè)計(jì)尤其適合家用電動(dòng)器具使用的功率為(50～350)W的電動(dòng)機(jī)，繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，嵌線較為容易，因而改善工藝。
該典型設(shè)計(jì)可進(jìn)一步設(shè)計(jì)為，所述星形繞組的始端連接電容器的二相繞組的極相組的匝數(shù)和線徑相等；所述三角形繞組中僅其一端與所述星形繞組的二相繞組的末端連接的二相繞組的極相組的匝數(shù)和線徑相等，并且該匝數(shù)是所述星形繞組的二相繞組的極相組的匝數(shù)的1.73倍，該線徑是所述星形繞組的二相繞組的極相組的線徑的0.76倍；所述星形繞組的始端連接電容器的二個(gè)輸入端子之一連接單相電源的一極，所述星形繞組的始端不連接電容器的輸入端子連接單相電源的另一極。
該設(shè)計(jì)適用于洗衣機(jī)一類家用電動(dòng)器具中需要可逆運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，可保持電動(dòng)機(jī)在順逆二向運(yùn)轉(zhuǎn)中具有相同的性能，且星形繞組和三角形繞組二部分承擔(dān)均等的電磁負(fù)荷。通常還設(shè)計(jì)所述星形繞組或三角形繞組中除極相組的匝數(shù)和線徑相等的二相繞組之外的第三相繞組的極相組的匝數(shù)小于所述二相繞組的極相組的匝數(shù)，線徑則大于所述二相繞組的極相組的線徑。該設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)稱運(yùn)行。
本實(shí)用新型技術(shù)方案及其典型設(shè)計(jì)將在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步說明。


以下附圖用于說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例單相電容電動(dòng)機(jī)接線示意圖；
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例單相電容電動(dòng)機(jī)繞組展開圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例單相電容電動(dòng)機(jī)接線如圖1所示，繞組分布如圖2所示。它是在現(xiàn)有技術(shù)的一種符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T3758要求的180W洗衣機(jī)用單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，對(duì)其定子繞組重新嵌線和接線而成。
其沿用現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)包括——24槽定子鐵心；——連接單相電源中性線N極的引出線A，跨接電容器的二引出線B和C，單相電源相線b極連接引出線B或C；——鼠籠轉(zhuǎn)子和其它機(jī)械機(jī)構(gòu)。
對(duì)該單相電容電動(dòng)機(jī)定子繞組按如下重新嵌線和接線如圖1所示，該單相電容電動(dòng)機(jī)定子繞組包括由三相繞組Ay、By、Cy組成的星形繞組部分和由三相繞組Ao、Bo、Co組成的三角形繞組部分。Ay、By、Cy的始端分別連接引出線A、B、C，Ao的始端和Co的末端連接于Ay的末端，Bo的始端和Ao的末端連接于By的末端，Co的始端和Bo的末端連接于Cy的末端。
該單相電容電動(dòng)機(jī)定子繞組按圖2所示繞組展開圖嵌線，仍保持為4極。如圖1所示三相繞組Ay、By、Cy和三相繞組Ao、Bo、Co在定子中以相同的旋轉(zhuǎn)方向按相同的相序分別依次間隔2π/3空間電角度分布Ay由嵌于第2與第8槽的一極相組和嵌于第14與第20槽的另一極相組按庶極串聯(lián)而成，始端于第2槽引出接往引出線A，末端于第20槽引出；By由嵌于第6與第12槽的一極相組和嵌于第18與第24槽的另一極相組按庶極串聯(lián)而成，始端于第6槽引出接往引出線B，末端于第24槽引出；Cy由嵌于第10與第16槽的一極相組和嵌于第22與第4槽的另一極相組按庶極串聯(lián)而成，始端于第10槽引出接往引出線C，末端于第4槽引出；Ao由嵌于第1與第7槽的一極相組和嵌于第13與第19槽的另一極相組按庶極串聯(lián)而成，始端于第1槽引出和末端于第19槽引出；Bo由嵌于第5與第11槽的一極相組和嵌于第17與第23槽的另一極相組按庶極串聯(lián)而成，始端于第5槽引出和末端于第23槽引出；Co由嵌于第9與第15槽的一極相組和嵌于第21與第3槽的另一極相組按庶極串聯(lián)而成，始端于第9槽引出和末端于第3槽引出。
可以看出，星形繞組部分的線圈邊和三角形繞組部分的線圈邊各占12槽，二者逐槽交替分布，電角度間隔為1槽，即π/6。例如Ay的始端于第2槽，Ao的始端于第1槽，按照相序A-B-C分布方向，前者滯后于后者1槽，即空間電角度π/6。對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，三角形電路中的線電流滯后于對(duì)應(yīng)線相電流π/6，即圖1所示電路Ay的電流滯后于Ao的電流π/6。按照類似分析，其它相鄰線圈邊也是同樣的情況。由于相帶減少，產(chǎn)生了比傳統(tǒng)的二相繞組單相電容電動(dòng)機(jī)或唯一的星形或三角形連接的三相繞組電動(dòng)機(jī)更理想的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
還可以看出，該單相電容電動(dòng)機(jī)繞組各極相組為節(jié)距6槽的單一線圈，是全距集中繞組，故繞組系數(shù)為1，高于原二相繞組單相電容電動(dòng)機(jī)的繞組系數(shù)(0.88)和唯一的星形或三角形連接的三相繞組的繞組系數(shù)(0.95)，可有更高的效率，或可縮短鐵心長(zhǎng)度，以減低電磁材料成本。
該單相電容電動(dòng)機(jī)仍保持原額定轉(zhuǎn)差率為0.1。對(duì)該額定工作點(diǎn)，可參照《單相異步電動(dòng)機(jī)及其應(yīng)用(合成電流分析方法)》(孫云鵬，機(jī)械工業(yè)出版社1987年北京第1版)對(duì)星形或三角形連接的三相繞組電動(dòng)機(jī)電容運(yùn)行的分析和設(shè)計(jì)方法或通過實(shí)驗(yàn)，配以適當(dāng)?shù)碾娙萘亢瓦x擇星形繞組部分的各相繞組與三角形繞組部分的各相繞組的匝數(shù)和線徑，達(dá)至對(duì)稱運(yùn)行，即相鄰槽電流時(shí)間相角差為π/6。
本實(shí)施例設(shè)計(jì)星形繞組部分產(chǎn)生的磁勢(shì)與三角形繞組部分產(chǎn)生的磁勢(shì)相等，即Ao、Bo、Co的極相組的匝數(shù)分別為Ay、By、Cy的極相組的匝數(shù)1.73倍，線徑為后者的0.76倍。這樣可以使星形繞組部分與三角形繞組部分各承受電源電壓或電磁負(fù)荷的一半，因而可視同一個(gè)六相電動(dòng)機(jī)或星形和三角形二個(gè)獨(dú)立的三相電動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
為滿足洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行的情況，本實(shí)施例設(shè)計(jì)By和Cy二相繞組的極相組，Ao和Co二相繞組的極相組的匝數(shù)和線徑分別相同。該匝數(shù)和線徑可參照三相電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，參見《中小型三相電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序》(第1機(jī)械工業(yè)部上海電器科學(xué)研究所，1971年)和《微型三相單相電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)程序》(廣州電器科學(xué)研究所，1982年)。又根據(jù)啟動(dòng)和運(yùn)行特性的需要，使Ay和Bo分別比相應(yīng)的前二相的極相組匝數(shù)適當(dāng)減少(20～60)％，線徑相應(yīng)增大(10～30)％。這樣重新嵌線和接線的電動(dòng)機(jī)大致地仍可配以原有容量的電容器，維持原電動(dòng)機(jī)的性能。本實(shí)施例電動(dòng)機(jī)所配電容器仍可為14微法。單相電源相線b極連接引出線B或C實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行。
本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為原額定轉(zhuǎn)差率下對(duì)稱運(yùn)行。當(dāng)然，也可以設(shè)計(jì)在其它工作點(diǎn)對(duì)稱運(yùn)行。例如設(shè)計(jì)在啟動(dòng)時(shí)對(duì)稱運(yùn)行，可獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)為4極。當(dāng)然，也可以設(shè)計(jì)為2極。這時(shí)，每一極相組的線圈邊為2槽，分布系數(shù)因此小于1，但相帶仍為π/6，繞組系數(shù)高于同極數(shù)唯一的星形或三角形三相繞組。
實(shí)施例中的星形繞組部分和三角形繞組部分為串聯(lián)。當(dāng)然，也可以是并聯(lián)。但前者有利于減少高次諧波環(huán)流。
以上二設(shè)計(jì)修改可參見《新編電動(dòng)機(jī)繞組修理》第97頁(yè)(上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1995年3月第1版)。
實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)是異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)然，也可以是同步電動(dòng)機(jī)。此外，無論是內(nèi)轉(zhuǎn)子或外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，本實(shí)用新型均適用。
權(quán)利要求1.一種單相電容電動(dòng)機(jī)，其定子具有三相繞組及其連接單相電源二極的二個(gè)輸入端子和經(jīng)電容器連接所述單相電源其中一極的第3個(gè)輸入端子；其特征在于——所述三相繞組包括星形地接往所述三個(gè)輸入端子的星形繞組和三角形地接往所述三個(gè)輸入端子的三角形繞組——在定子槽中，所述星形繞組的相帶和三角形繞組的相帶二者交替分布，相鄰相帶中心空間電角度間隔π/6；——所述相鄰相帶中心空間電角度間隔與相帶的電流時(shí)間相角差同為超前或同為滯后。
2.按照權(quán)利要求1所述單相電容電動(dòng)機(jī)，其特征在于——所述定子為4極24槽和庶極單層繞組，所述星形繞組的線圈邊和三角形繞組的線圈邊各占12槽，二者逐槽交替分布；——所述星形繞組各相的始端連接所述三個(gè)輸入端子，所述三角形繞組的各線端子，依相序連接于所述星形繞組對(duì)應(yīng)相的末端；——在額定工作點(diǎn)，所述相鄰相帶電流時(shí)間相角差與相帶中心空間電角度間隔相等。
3.按照權(quán)利要求2所述單相電容電動(dòng)機(jī)，其特征在于——所述星形繞組的始端連接電容器的二相繞組的極相組的匝數(shù)和線徑相等；所述三角形繞組中僅其一端與所述星形繞組的二相繞組的末端連接的二相繞組的極相組的匝數(shù)和線徑相等，并且該匝數(shù)是所述星形繞組的二相繞組的極相組的匝數(shù)的1.73倍，該線徑是所述星形繞組的二相繞組的極相組的線徑的0.76倍；——所述星形繞組的始端連接電容器的二個(gè)輸入端子之一連接單相電源的一極，所述星形繞組的始端不連接電容器的輸入端子連接單相電源的另一極。
4.按照權(quán)利要求3所述單相電容電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述星形繞組或三角形繞組中除極相組的匝數(shù)和線徑相等的二相繞組之外的第三相繞組的極相組的匝數(shù)小于所述二相繞組的極相組的匝數(shù)，線徑大于所述二相繞組的極相組的線徑。
專利摘要一種單相電容電動(dòng)機(jī)，其定子具有三相繞組及其連接單相電源二極的二個(gè)輸入端子和經(jīng)電容器連接所述單相電源其中一極的第3個(gè)輸入端子；其特征在于所述三相繞組包括星形地接往所述三個(gè)輸入端子的星形繞組和三角形地接往所述三個(gè)輸入端子的三角形繞組；所述星形繞組的相帶和三角形繞組的相帶在定子槽中二者交替分布，相鄰相帶中心空間電角度間隔π/6；所述相鄰相帶電流時(shí)間相角差與相帶中心空間電角度間隔同號(hào)。其與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以進(jìn)一步提高繞組系數(shù)和削弱高次諧波，因而改善性能或降低成本，以及改善啟動(dòng)性能和降低電磁振動(dòng)噪聲。
文檔編號(hào)H02K17/02GK2702523SQ200420045329
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
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