专利名称：一种单相电容电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单相电容电动机，在国际专利分类表中，分类属于H02K3/28。
背景技术：
为克服传统的二相绕组单相电容电动机的弊病，现有技术提出过三相绕组单相电容电动机。这样的单相电容电动机的定子具有星形或三角形之一连接方式的三相绕组及其连接单相电源二极的二个输入端子和经电容器连接所述单相电源其中一极的第3个输入端子，可见于《单相异步电动机及其应用(合成电流分析方法)》(孙云鹏，机械工业出版社1987年北京第1版)。三相绕组的相带通常为π/3，小于二相绕组的相带π/2，可提高绕组系数，可消除危害严重的三次谐波。但对于唯一的星形或三角形连接的三相绕组，高于三次的谐波未能有效消除，难以进一步改善启动性能和降低电磁振动噪声；且当定子尺寸并非很小而需较多槽数时，绕组系数难以进一步提高。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提出一种单相电容电动机，其与现有技术相比，可以进一步提高绕组系数和消除高次谐波。
本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，一种单相电容电动机，其定子具有三相绕组及其连接单相电源二极的二个输入端子和经电容器连接所述单相电源其中一极的第3个输入端子；其特征在于所述三相绕组包括星形地接往所述三个输入端子的星形绕组和三角形地接往所述三个输入端子的三角形绕组；所述星形绕组的相带和三角形绕组的相带在定子槽中二者交替分布，相邻相带中心空间电角度间隔π/6；所述相邻相带电流时间相角差与相带中心空间电角度间隔同号，即同为超前或滞后。
该技术方案巧妙地向单相电容电动机引入了在三相电动机中取得明显效果的星形和三角形混合绕组。唯一的星形或三角形连接的三相绕组为2π/3或π/3相带。与此相比，星形和三角形混合绕组为π/6相带，因而可以有更高的绕组系数，尤其是当定子尺寸并非很小应开设较多槽时，可明显提高绕组系数。绕组系数的提高将直接改善电动机的效率或降低成本。理论和实践表明，星形和三角形混合绕组在三相电动机中可以完全消除唯一的星形或三角形连接的三相绕组较难克服的5次、7次、17次和19次谐波，可见刊载于《中小型电机》1978年第5期的文章《三相绕组的三角-星串、并联接法》。对于高次谐波影响比较严重的单相电容电动机，在采用三相绕组消除危害严重的三次谐波的基础上，采用星形和三角形混合绕组进一步完全消除5次、7次、17次和19次谐波有十分重要的意义，可进一步改善启动性能和降低电磁振动噪声。星形和三角形混合绕组比唯一的星形或三角形连接的三相绕组多一倍电磁参数变量，方便了电磁设计调整，有利于电动机的电磁优化设计，可获得比传统的二相绕组单相电容电动机和唯一的星形或三角形连接的三相绕组电动机更好的设计效果，因而改善性能或降低成本。
该技术方案的一个典型设计是，该单相电容电动机的定子为4极24槽和庶极单层绕组，所述星形绕组的线圈边和三角形绕组的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布；所述星形绕组各相的始端连接所述三个输入端子，所述三角形绕组的各线端子，依相序连接于所述星形绕组对应相的末端；在额定工作点，所述相邻相带电流时间相角差与相带中心空间电角度间隔相等。
该典型设计尤其适合家用电动器具使用的功率为(50～350)W的电动机，绕组结构简单清晰，嵌线较为容易，因而改善工艺。
该典型设计可进一步设计为，所述星形绕组的始端连接电容器的二相绕组的极相组的匝数和线径相等；所述三角形绕组中仅其一端与所述星形绕组的二相绕组的末端连接的二相绕组的极相组的匝数和线径相等，并且该匝数是所述星形绕组的二相绕组的极相组的匝数的1.73倍，该线径是所述星形绕组的二相绕组的极相组的线径的0.76倍；所述星形绕组的始端连接电容器的二个输入端子之一连接单相电源的一极，所述星形绕组的始端不连接电容器的输入端子连接单相电源的另一极。
该设计适用于洗衣机一类家用电动器具中需要可逆运转的电动机，可保持电动机在顺逆二向运转中具有相同的性能，且星形绕组和三角形绕组二部分承担均等的电磁负荷。通常还设计所述星形绕组或三角形绕组中除极相组的匝数和线径相等的二相绕组之外的第三相绕组的极相组的匝数小于所述二相绕组的极相组的匝数，线径则大于所述二相绕组的极相组的线径。该设计可以实现对称运行。
本实用新型技术方案及其典型设计将在具体实施方式
中进一步说明。
以下附图用于说明本实用新型的具体实施方式
。
图1是本实用新型实施例单相电容电动机接线示意图；
图2是本实用新型实施例单相电容电动机绕组展开图。
具体实施方式
本实用新型实施例单相电容电动机接线如图1所示，绕组分布如图2所示。它是在现有技术的一种符合国家行业标准JB/T3758要求的180W洗衣机用单相电容运转电动机的基础上，对其定子绕组重新嵌线和接线而成。
其沿用现有技术的结构包括——24槽定子铁心；——连接单相电源中性线N极的引出线A，跨接电容器的二引出线B和C，单相电源相线b极连接引出线B或C；——鼠笼转子和其它机械机构。
对该单相电容电动机定子绕组按如下重新嵌线和接线如图1所示，该单相电容电动机定子绕组包括由三相绕组Ay、By、Cy组成的星形绕组部分和由三相绕组Ao、Bo、Co组成的三角形绕组部分。Ay、By、Cy的始端分别连接引出线A、B、C，Ao的始端和Co的末端连接于Ay的末端，Bo的始端和Ao的末端连接于By的末端，Co的始端和Bo的末端连接于Cy的末端。
该单相电容电动机定子绕组按图2所示绕组展开图嵌线，仍保持为4极。如图1所示三相绕组Ay、By、Cy和三相绕组Ao、Bo、Co在定子中以相同的旋转方向按相同的相序分别依次间隔2π/3空间电角度分布Ay由嵌于第2与第8槽的一极相组和嵌于第14与第20槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第2槽引出接往引出线A，末端于第20槽引出；By由嵌于第6与第12槽的一极相组和嵌于第18与第24槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第6槽引出接往引出线B，末端于第24槽引出；Cy由嵌于第10与第16槽的一极相组和嵌于第22与第4槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第10槽引出接往引出线C，末端于第4槽引出；Ao由嵌于第1与第7槽的一极相组和嵌于第13与第19槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第1槽引出和末端于第19槽引出；Bo由嵌于第5与第11槽的一极相组和嵌于第17与第23槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第5槽引出和末端于第23槽引出；Co由嵌于第9与第15槽的一极相组和嵌于第21与第3槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第9槽引出和末端于第3槽引出。
可以看出，星形绕组部分的线圈边和三角形绕组部分的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布，电角度间隔为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，前者滞后于后者1槽，即空间电角度π/6。对称运行时，三角形电路中的线电流滞后于对应线相电流π/6，即图1所示电路Ay的电流滞后于Ao的电流π/6。按照类似分析，其它相邻线圈边也是同样的情况。由于相带减少，产生了比传统的二相绕组单相电容电动机或唯一的星形或三角形连接的三相绕组电动机更理想的圆形旋转磁场。
还可以看出，该单相电容电动机绕组各极相组为节距6槽的单一线圈，是全距集中绕组，故绕组系数为1，高于原二相绕组单相电容电动机的绕组系数(0.88)和唯一的星形或三角形连接的三相绕组的绕组系数(0.95)，可有更高的效率，或可缩短铁心长度，以减低电磁材料成本。
该单相电容电动机仍保持原额定转差率为0.1。对该额定工作点，可参照《单相异步电动机及其应用(合成电流分析方法)》(孙云鹏，机械工业出版社1987年北京第1版)对星形或三角形连接的三相绕组电动机电容运行的分析和设计方法或通过实验，配以适当的电容量和选择星形绕组部分的各相绕组与三角形绕组部分的各相绕组的匝数和线径，达至对称运行，即相邻槽电流时间相角差为π/6。
本实施例设计星形绕组部分产生的磁势与三角形绕组部分产生的磁势相等，即Ao、Bo、Co的极相组的匝数分别为Ay、By、Cy的极相组的匝数1.73倍，线径为后者的0.76倍。这样可以使星形绕组部分与三角形绕组部分各承受电源电压或电磁负荷的一半，因而可视同一个六相电动机或星形和三角形二个独立的三相电动机进行设计。
为满足洗衣机电动机可逆运行的情况，本实施例设计By和Cy二相绕组的极相组，Ao和Co二相绕组的极相组的匝数和线径分别相同。该匝数和线径可参照三相电动机设计，参见《中小型三相电动机电磁计算程序》(第1机械工业部上海电器科学研究所，1971年)和《微型三相单相电动机电磁设计程序》(广州电器科学研究所，1982年)。又根据启动和运行特性的需要，使Ay和Bo分别比相应的前二相的极相组匝数适当减少(20～60)％，线径相应增大(10～30)％。这样重新嵌线和接线的电动机大致地仍可配以原有容量的电容器，维持原电动机的性能。本实施例电动机所配电容器仍可为14微法。单相电源相线b极连接引出线B或C实现电动机可逆运行。
本实施例的电动机设计为原额定转差率下对称运行。当然，也可以设计在其它工作点对称运行。例如设计在启动时对称运行，可获得较大的启动转矩。
本实施例的电动机为4极。当然，也可以设计为2极。这时，每一极相组的线圈边为2槽，分布系数因此小于1，但相带仍为π/6，绕组系数高于同极数唯一的星形或三角形三相绕组。
实施例中的星形绕组部分和三角形绕组部分为串联。当然，也可以是并联。但前者有利于减少高次谐波环流。
以上二设计修改可参见《新编电动机绕组修理》第97页(上海科学技术出版社1995年3月第1版)。
实施例的电动机是异步电动机。当然，也可以是同步电动机。此外，无论是内转子或外转子电动机，本实用新型均适用。
权利要求1.一种单相电容电动机，其定子具有三相绕组及其连接单相电源二极的二个输入端子和经电容器连接所述单相电源其中一极的第3个输入端子；其特征在于——所述三相绕组包括星形地接往所述三个输入端子的星形绕组和三角形地接往所述三个输入端子的三角形绕组——在定子槽中，所述星形绕组的相带和三角形绕组的相带二者交替分布，相邻相带中心空间电角度间隔π/6；——所述相邻相带中心空间电角度间隔与相带的电流时间相角差同为超前或同为滞后。
2.按照权利要求1所述单相电容电动机，其特征在于——所述定子为4极24槽和庶极单层绕组，所述星形绕组的线圈边和三角形绕组的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布；——所述星形绕组各相的始端连接所述三个输入端子，所述三角形绕组的各线端子，依相序连接于所述星形绕组对应相的末端；——在额定工作点，所述相邻相带电流时间相角差与相带中心空间电角度间隔相等。
3.按照权利要求2所述单相电容电动机，其特征在于——所述星形绕组的始端连接电容器的二相绕组的极相组的匝数和线径相等；所述三角形绕组中仅其一端与所述星形绕组的二相绕组的末端连接的二相绕组的极相组的匝数和线径相等，并且该匝数是所述星形绕组的二相绕组的极相组的匝数的1.73倍，该线径是所述星形绕组的二相绕组的极相组的线径的0.76倍；——所述星形绕组的始端连接电容器的二个输入端子之一连接单相电源的一极，所述星形绕组的始端不连接电容器的输入端子连接单相电源的另一极。
4.按照权利要求3所述单相电容电动机，其特征在于所述星形绕组或三角形绕组中除极相组的匝数和线径相等的二相绕组之外的第三相绕组的极相组的匝数小于所述二相绕组的极相组的匝数，线径大于所述二相绕组的极相组的线径。
专利摘要一种单相电容电动机，其定子具有三相绕组及其连接单相电源二极的二个输入端子和经电容器连接所述单相电源其中一极的第3个输入端子；其特征在于所述三相绕组包括星形地接往所述三个输入端子的星形绕组和三角形地接往所述三个输入端子的三角形绕组；所述星形绕组的相带和三角形绕组的相带在定子槽中二者交替分布，相邻相带中心空间电角度间隔π/6；所述相邻相带电流时间相角差与相带中心空间电角度间隔同号。其与现有技术相比，可以进一步提高绕组系数和削弱高次谐波，因而改善性能或降低成本，以及改善启动性能和降低电磁振动噪声。
文档编号H02K17/02GK2702523SQ200420045329
公开日2005年5月25日 申请日期2004年4月29日 优先权日2004年4月29日
发明者区长钊, 曾令远 申请人:金羚电器有限公司